c/c++开发调试工具之gdb

调试

调试就是让代码一步一步的慢执行，跟踪程序的运行过程。比如，可以让程序停在某个地方，查看当前所有变量的值，或者内存中的数据；也可以让程序一次只执行一条或者几条语句，看看程序到底执行了哪些代码。帮助我们发现代码中的错误，改进代码。

gdb的功能

灵活控制程序的启动方式

可以给程序设置启动参数，也可以设置环境变量，让程序在指定的条件下开始运行

支持断点设置与程序执行控制

可以在指定的行、函数设置断点，使程序在特定位置暂停

支持单步执行、逐过程执行、继续运行等操作便于逐步排查程序逻辑

实时查看程序运行的状态

程序暂停时可以查看当前执行位置的上下文，可查看局部变量、全局变量、寄存器等的当 前值，可查看函数调用栈、线程信息等，帮助定位问题来源

动态修改程序的执行过程

可在程序暂停时修改变量的值，观察不同的值对程序的影响，也可改变程序的执行路径，      比如跳到其他代码行继续执行

总结：gdb 能让程序按你设定的方式启动，比如加参数或设环境变量；还能在你关心的地方通过加断点的方式停下来方便检查；程序停住后，你可以查看变量值、调用关系等运行状态；不仅能查看，还能改变变量值、改变执行流程，帮你快速定位并尝试修复问题。

注意：

使用gdb调试需要一个可执行文件，这个可执行文件可以由gcc/g++直接生成，但是gcc/g++默认生成的是release(发布)版本的可执行文件，但是gdb需要的是debug(调试)版本的可执行文件，所以在使用gcc/g++生成可执行文件时要加上选项-g，此时生成的就是debug版本的可执行文件。

g++ -g -o test_threads test_threads.cpp

常用的gdb指令

基本运行控制

命令	含义

r（run）

启动程序。若有断点则停在第一个断点处，否则直接运行完

c（continue）

从当前停住的位置继续运行，直到下一个断点或程序结束

n（next）

单步调试，跳过函数调用，即执行该行但不进入函数内部

s（step）

单步调试，会进入函数体内部

finish

快速执行完当前函数，停在调用者处下一行

until 行号

执行到指定行号再停住，适合跳出循环等

示例：

1: int add(int x, int y) { return x + y; }
2: int main() {
3:     int a = 1;
4:     int b = 2;
5:     int c = add(a, b);
6:     return 0;
}

①理解 next vs step

停在第5行时执行命令：

• n：直接跳到第6行，add 被调用但不进入

• s：进入 add() 函数，从 return x + y 开始调试

②理解finish：

假设你用 step 进入了 add(a, b) 函数

(gdb) step

你现在在：

1: int add(int x, int y) {

此时你想直接执行完 add 函数，并跳回 main() 的第 5 行之后继续调试，不想在 add 内一步步执行。

使用：

(gdb) finish

GDB 会：

• 继续执行当前函数直到 return

• 返回上一层调用点

• 自动打印返回值，例如：

Run till exit from #0  add (x=1, y=2) at test.cpp:2
0x0000000000401136 in main () at test.cpp:6
Value returned is $1 = 3

③理解until：

目标：

从第 3 行开始执行，跳过第 4、5 行，直接停在第 6 行（return 0;）

(gdb) b 3       # 在第3行设置断点
(gdb) r         # 运行程序，停在第3行

执行：

(gdb) until 6

gdb会连续执行第 3、4、5 行，不会进入 add(a, b) 函数内部，然后停在：

6:     return 0;

查看和操作变量

命令	含义
p 变量名	打印变量值（print）
set var 变量名=值	修改变量值
display 变量名	每次中断都自动显示变量值（追踪变量）
undisplay 编号	取消某个 display 的变量

info locals

查看当前函数内所有局部变量

info args

查看当前函数的参数

watch 变量名

设置“观察点”，变量值改变时自动中断程序

示例：

1: int add(int x, int y) {
2:     int result = x + y;
3:     return result;
4: }5: int main() {
6:     int a = 10;
7:     int b = 20;
8:     int c = add(a, b);
9:     return 0;
}

(gdb) b add         # 在 add 函数开头设置断点
(gdb) r             # 启动程序并在 add() 进入时暂停
(gdb) info args     # 查看传入的参数值

输出为：

x = 10
y = 20

在 add() 函数中，继续查看局部变量 result

(gdb) n              # 执行一行，让 result 被计算出来
(gdb) info locals    # 查看所有局部变量

输出为：

result = 30

在 main() 中设置对变量 a 的观察，当它值变化时中断程序

(gdb) b 6            # 在第6行设置断点（a赋值前）
(gdb) r              # 启动程序并暂停在第6行
(gdb) watch a        # 设置观察点，监视变量a

输出：

Hardware watchpoint 1: a

然后执行：

(gdb) c              # 继续运行程序

GDB 会在 a 的值第一次变化时自动中断，并提示：

Hardware watchpoint 1: aOld value = <uninitialized>
New value = 10

断点管理

命令	含义

b 行号	在当前文件的某一行设置断点

b 文件名:行号

在指定文件中设置断点

b 文件名:函数名

在某函数第一行设置断点

info b

查看所有断点信息

d 编号	删除某个断点（使用断点编号）

d 或 delete breakpoints

删除所有断点

disable 编号 / enable 编号

禁用 / 启用某个断点

disable / enable

禁用 / 启用所有断点

 

调用栈相关（定位函数调用）

命令	含义

bt（backtrace）

打印函数调用栈，查看函数调用路径

frame 编号

切换栈帧，进入某一层函数栈中

up / down

在函数栈中向上/向下切换调用上下文

示例：多层函数调用

1: void foo(int x) {
2:     int y = x + 1;
3: }4: void bar(int a) {
5:     int b = a * 2;
6:     foo(b);
7: }8: int main() {
9:     int val = 10;
10:    bar(val);
11:    return 0;
}

调试目标：观察函数调用栈，切换上下文，查看各层变量状态

首先，我们在 foo() 函数的 int y = x + 1; 行设置断点，这样当程序执行到 foo 函数时会停止。

(gdb) b 2         # 在 foo 函数的第2行设置断点
(gdb) r           # 运行程序

程序停在 foo() 的第2行时，GDB 会提示你当前停在哪个位置。

查看当前调用栈：使用 bt 命令

(gdb) bt

输出如下：

#0  foo (x=20) at test.cpp:2
#1  bar (a=10) at test.cpp:6
#2  main () at test.cpp:10

可以看到函数调用的顺序是：

main → bar → foo

如果我们想查看 bar() 函数中的状态，可以使用 frame 命令切换到 bar 的栈帧。

(gdb) frame 1      # 切换到 bar 的栈帧

然后，我们可以查看 bar() 函数中的变量 a 和 b：

(gdb) info locals  # 查看 bar 函数中的局部变量

输出是：

b = 20
a = 10

如果我们想查看更上层的栈帧，即 main() 函数中的变量，可以使用 up 命令：

(gdb) up           # 切换到上一层，进入 main 函数

然后，我们查看 main() 函数中的变量 val：

(gdb) info locals  # 查看 main 函数中的局部变量

输出是：

val = 10

如果我们想回到 foo() 函数的栈帧，可以使用 down 命令：（up 和 down 命令可以用来在栈帧之间循环访问。当你到达栈帧的最顶层或者最底层时，继续执行 up 或 down 会让你跳转到相反的方向。）

(gdb) down         # 切换回 foo 的栈帧

多线程调试

命令	含义
info threads	查看当前所有线程
thread 编号	切换到某个线程

 查看内存和字符串内容

命令格式	含义
x/NFU 地址	查看内存内容
x/s 地址	查看以地址为起点的 C 风格字符串（遇 \0 停）

• N：查看的单元个数，如 4

• F：格式，如 x（十六进制）、d（十进制）、c（字符）、s（字符串）

• U：单位大小，b（字节）、h（半字）、w（字）、g（巨字）

示例：

(gdb) x/4xb ptr     # 查看 ptr 开头的4个字节，按16进制显示
(gdb) x/10dc ptr    # 以10进制+字符形式查看10个字节
(gdb) x/g ptr       # 查看一个8字节的 long long 类型数据
(gdb) x/s str       # 查看 C 字符串内容

手动调用函数

命令	含义

call 函数名(参数)

在 GDB 中手动调用一个函数进行测试或打印返回值

(gdb) call strlen("hello")

 注意：

• GDB 会自动记住上次输入的命令，按【回车】可重复执行上条命令。

• 使用 TAB 可自动补全命令、变量、文件名等。

• GDB 中按 Ctrl + C 可中断当前程序运行。