一、什么是GDB

1. 为什么要有GDB

我们在开发程序的过程中，应该很少会有一次就编译通过的吧，有时候即便是写了短短几十行的代码，都难免会有一些小的疏忽，更何况是几千上万甚至更大的代码，反正我在开发中几乎每次写完程序都会经过反复的调试，键盘的F11键经常会坏掉。在程序中，出现的错误主要分为 2大 类，即语法错误和逻辑错误：

• 语法错误，顾名思义就是不符合编程语言语法的错误，这类错误一般都可以由编译器诊断出来，GCC编译器的编译阶段会进行语法检查（这方面内容我在GCC编译器那篇文章中已经详细介绍过了）；
• 逻辑错误，这部分错误是指我们在程序设计的逻辑上的错误，程序编译通过，但是执行结果并不符合我们的预期，这类错误就没有办法依靠GCC编译器去检查了，需要我们自己调试分析；

程序出现语法错误，可以依靠GCC检查出来，而逻辑错误就要我们今天的主角GDB登场解决了。所谓调试（Debug），就是单步执行代码，或通过断点让程序执行到某个位置，以此来逐步锁定程序出现问题的范围。在单步调试的过程中，我们可以监控程序执行的每一个行为，包括变量值的变化、函数的调用、内存中数据的变化、线程的调度等等，以此来修复BUG或者优化代码。

我们在Windows下开发最常用的Visual Studio，它自带的调试器是Remote Debugger，调试器与整个IDE无缝衔接，使用非常方便。在Linux下C/C++必备的调试器就是GDB了，下面讲解如何查看GDB版本及安装GDB。

2. 下载安装GDB

（1）查看GDB版本

gdb -v
gdb --version

如果你的执行结果如下，说明已经安装好了gdb，版本号如下，一般我们装好Linux后可以通过这个命令来测试是否已经安装gdb调试器。

如果你的运行结果显示 not found ，说明未安装gdb调试器，安装gdb的方法主要有两个，下面一节介绍安装方法。

bash: gdb: command not found

（2）安装GDB调试器

安装gdb主要有两种方法：

① 直接安装。通常我们安装好Linux之后，操作系统内会附带有gdb的安装包，我们可以直接使用操作系统内已有的gdb安装包，使用包管理器进行安装。这种方法简单有效，只需要一条命令就可以安装成功（以CentOS为例）

yum -y install gdb

安装好后，可以通过 gdb -v 查看版本，一般来说通过这种方式安装的gdb都不是最新版本，并且无法自己选择版本。

② 通过源码安装。源码安装是指首先去网上下载源码压缩包，然后在本地解压安装，我们可以选择自己需要的版本进行安装，可以直接点击源码包的链接gdb源码去下载。

里面有很多版本和格式，我们可以选择一个自己需要的版本 .tar.gz 格式下载，下载后进行下面的操作，比如说我下载最新的版本gdb-11.2.tar.gz。（通过源码安装文件以及 tar 压缩包管理命令可以查看我的文章《【Linux王者之路基础篇：基本命令与基础知识】Linux常用shell命令（及相关知识）详解与用法演示》第六章节《六、压缩文件管理相关命令》有详细介绍）

• 解压文件

找到下载好的压缩包并解压

tar -zxvf gdb-11.2.tar.gz

如果你是在Windows下下载好的压缩包，要传到Linux下，可以借助SecureCRT的rz命令，教程请见《【Linux开发环境搭建：工具篇】SecureCRT工具连接虚拟机、rz/sz传输、中文乱码问题解决》。

我下载的太慢了，半小时才下载三分之一，所以后面就只说命令了。

• 解压后进入解压出来的目录
• 运行 configure 文件配置环境，这时候会创建一个Makefile文件
• make 编译源码文件
• 安装 make install
• gdb -v 查看

tar -zxvf gdb-11.2.tar.gz
cd gdb-11.2
./configure
make
make install
gdb -v

（3）卸载GDB

gdb调试器的卸载命令

yum remove gdb

二、GDB的启动与调试程序的上下文设置

1. 准备知识

（1）测试程序中的main函数参数解析argc与argv[]

首先我们创建一个C文件gdb_test.c，以用于后面举例使用，程序如下

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
struct st 
{ 
  int a; 
  int b; 
}; 
void print_array(char* array, int len) 
{ 
  int i = 0; 
  for(i = 0; i < len; i++) 
  { 
    printf("array[%d]: %c\n", i, array[i]); 
  } 
} 
int main(int argc, char* argv[])
{
  struct st st_temp;
  int i = 0;
  char array[5];
  st_temp.a = 10;
  st_temp.b = 11;
  for(i = 0; i < 5; i++)
  {
    array[i] = i + '0';
  }   
  print_array(array, 5);
  for(i = 0; i < argc; i++)
  {
    printf("hello...argv[%d]: %s\n", i, argv[i]); 
  }
  return 0;
}

在这个测试程序中，main函数貌似有点不同寻常啊

int main(int argc, char* argv[])

多了两个东西，argc和argv，其实在main函数中本就应该有这两个参数，只不过在我们平常的大部分学习中，都弱化了这两个参数的作用，估计大部分人在学习编程时都从来没有写过这两个参数。第一个参数argc用来统计程序运行时传递给main函数的命令行参数的个数，这个不需要我们设置；argv是一个字符串数组，用来存放我们传入的参数，其中argv[0]默认就是程序运行的路径名。说起来不好理解，我们举个例子，就用上面给出的gdb_test.c文件，我们编译好运行一下，并传递参数

gcc gdb_test.c -o g3
./g3 111111

首先可以看到argc的值是2，argv的第一个参数是 ./g3 表示当前目录，第二个参数是我们传入的111111。如果我们不传任何参数，argc就是1，argv只有一个字符串就是当前路径。

（2）gcc编译时 -g 选项帮我们做了什么？

gdb主要的作用是跟踪程序的执行过程，所以要想用gdb调试程序，首先要把源程序编译为可执行文件。但是，我们正常使用gcc命令编译出来的可执行文件是无法通过gdb调试的，因为这样编译出来的可执行文件缺少gdb调试所需要的调试信息（比如每一行代码的行号、包含程序中所有符号的符号表等信息）。要想生成带有gdb调试信息的可执行文件，就要在gcc编译的时候添加==-g== 选项。

你可能通过尝试后会说，不加gcc的 -g 选项也能进入gdb调试，确实是这样，但是进入gdb并不代表就可以调试，比如下面

我们不加 -g 编译一个源文件，并启动gdb

进入gdb后我们发现，使用 r 命令执行可以，但是通过 list 查看源代码却不行。这是因为，我们不加 -g 编译出来的可执行文件不包含行号和符号表等调试所需要的信息，所以你想查看源码、添加断点都是无法实现的。而这就是 -g 选项的作用，我们可以对比一下加与不加 -g 选项生成的可执行文件大小

能够看得出，加了 -g 选项后编译出来的可执行文件占据了更多个空间，这是因为，它包含了调试信息。

有时候，我们在编译时会组合 -g 和 -O 来使用，通常用 -Og 来实现在保证快速编译和更好的调试前提下，进行一定的优化。

（3）启动GDB与指定目标调试程序的方式

启动gdb调试器分为四种情况：

① 调试非运行状态且编译通过可运行的可执行文件

gdb exe(可执行文件名)
gdb ./exe(可执行文件名)

② 调试正在运行的可执行文件

gdb -p pid(进程号)

③ 调试core

gdb exe(可执行文件名) core.19761(core文件名)
gdb ./exe(可执行文件名) core.19761(core文件名)

上面这三种情况会在后面对应的章节详细介绍。

④ 假如直接使用 gdb 命令进入gdb调试器，gdb自己是无法确定要调试哪个可执行文件的，即使当前目录只有一个可执行文件也无法自动识别，这时我们可以手动指定目标调试文件。

提示信息中已经告诉我们使用哪个命令来指定待调试程序了，那就是 file 命令，使用方法是 file 直接加可执行文件所在目录以及可执行文件名，如果可执行文件就在gdb当前工作目录下，可以不加目录，这样我们就可以使用gdb调试 file 命令指定的可执行文件了

不管哪种情况，我们进入gdb时，总会打印一堆声明

要想去掉这些声明，可以在gdb后面加 –silent 或 -q 或 –quiet 选项。

只要最下面有一个 （gdb） 就说明进入成功。

2. 程序上下文

（1）gdb工作目录

默认情况下，GDB调试器会把启动时所在的目录作为工作目录，但有时候我们可能需要根据情况去改变gdb的工作目录，查看gdb当前工作目录和改变工作目录的命令和 shell 下一样。

① 查看当前gdb工作目录

pwd 命令可以查看当前gdb工作目录

② 改变gdb工作目录

使用shell下的 cd 命令，可以改变gdb工作目录，用法与shell下一样

另外提示一下，gdb调试时，也可以使用 tab 键命令补全、上下键查看历史命令等。

（2）程序运行参数

传递运行参数的方式有三种：

① 启动gdb时指定（exe表示可执行文件名，paras表示参数）

gdb --args exe paras

我们用前面的gdb_test.c编译为g3，并传入参数111111111

② set命令

gdb调试器启动后，在运行过程中，可以借助 set 命令指定目标调试程序启动所需要的运行参数

set paras

我们在函数print_array()处设置一个断点，并执行到断点处，然后把函数参数len设置为2，也就是只打印两个数据（array总共5个数据，可以看前面的图中打印结果）

可以看到 set 在运行的过程中改变了参数len的值。

③ 运行时指定

gdb调试器启动后，在运行时可以通过run 和 start 来指定参数

run paras
start paras

（3）查看及修改运行环境

① 查看程序的运行路径

show paths

② 设置程序的运行路径

path /xxx/xxx/

③ 查看环境变量

show environment

④ 设置环境变量

set environment PARA=para

（4）输入输出重定向

① 输入输出重定向

默认情况下，程序中的输出都是打印在终端上的，通过重定向可以把结果打印到指定位置。比如，我们可以把程序中的打印结果都打印到某个文件中

可以看到，运行程序后，屏幕上没有任何输出，我们退出gdb查看1.txt文件

程序运行结果都被打印到了该文件中。

② 选择终端

使用终端tty1，命令如下

tty /dev/tty1