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Linux系统编程Day9 -- gdb （linux）和lldb（macOS）调试工具

news 2025/8/9 8:25:16

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一、 Linux 下的调试工具 GDB

一、为什么要学习 GDB？

调试是开发不可或缺的环节，无论是初学编程还是开发大型项目，都难免会遇到程序崩溃、逻辑错误、死循环等问题。
GDB（GNU Debugger）是 Linux/Unix 下最常用的命令行调试工具，能帮助你精确定位问题所在。
学会用 GDB，能极大提升排错效率，节省大量调试时间。
对于理解程序运行机制、学习底层细节也很有帮助。

二、什么是 GDB？

GDB 是 GNU 项目下的调试器，用于调试用 C、C++、Fortran 等语言编写的程序。
它允许你：
- 运行程序并监控执行过程
- 设置断点暂停程序
- 查看变量和内存内容
- 单步执行代码
- 跟踪调用栈
- 修改变量值
GDB 是基于命令行的，但也有很多图形前端（如 DDD、Nemiver、Eclipse 等）用来提升交互体验

三、GDB 的基本使用

1. 编译带调试信息的程序

为了让 GDB 能查看源码信息，必须在编译时加上 -g 参数：

gcc -g hello.c -o hello
原因：gcc/g++默认在编译文件的时候，文件的版本为release版本，无法进行调试，在编译时必须要加上 -g允许gdb查看源码才能进入调试模式。
gdb ./hello

2. 常用命令示例

命令	说明
run / r	启动程序
break main / b main	在 main 函数设置断点
break 文件名:行号	在指定行设置断点
next / n	单步执行下一行（不进入函数内部）
step / s	单步执行，进入函数内部
continue / c	继续运行直到下一个断点或程序结束
print 变量名 / p	打印变量值
info locals	查看当前函数所有局部变量
backtrace / bt	查看调用栈
list / l	查看源码（当前行附近）
quit / q	退出 GDB

3、调试流程示例

(gdb) break main # 设置断点

(gdb) break delete num # 删除第num个断点
(gdb) run # 运行程序
(gdb) next # 执行下一行
(gdb) print x # 打印变量 x
(gdb) continue # 继续执行
(gdb) backtrace # 查看调用栈
(gdb) quit # 退出

(gdb) p &x #查看变量的地址

(gdb) display x #变量的常显示

(gdb)until num #跳出循环至下一次有效代码行num

(gdb) set var sum = 10 # 修改变量值

(gdb)info locals #查看局部变量

四、总结

优点	适用场景
免费、开源、功能强大	C/C++ 程序调试
支持断点、单步执行、变量查看	定位程序崩溃和逻辑错误
支持多线程、远程调试	复杂项目调试
有丰富的命令集和脚本支持	自动化调试流程

二、macos下的调试工具LLDB

一、macOS 的 LLDB 简介

1. 什么是 LLDB？

LLDB 是 Apple 推出的调试器，属于 LLVM 项目的一部分。
它是 macOS 和 iOS 平台上的默认调试器，随 Xcode 工具链安装。
LLDB 设计现代化，支持最新的编译器生成的调试信息（特别是 Clang/LLVM 生成的 DWARF）。
原生支持 ARM64 (Apple Silicon) 架构，支持多线程、异步编程调试。

2. LLDB 与 GDB 的关系

LLDB 最初是为了替代 GDB 在苹果生态的地位而开发的。
LLDB 和 GDB 在命令行风格上有很多相似之处，但内部架构不同。
LLDB 使用现代 C++ 编写，集成 LLVM，调试效率和对新架构的支持更好。
GDB 作为 GNU 项目，历史悠久，跨平台广泛，但 macOS 上对最新 Apple 硬件和编译器支持不如 LLDB。

二、macOS LLDB 的安装和启动

默认已经安装：macOS 自带 Xcode 或者 Xcode 命令行工具后，会自动安装 LLDB。
启动 LLDB：

lldb <program>
进入交互命令行界面，等待用户输入命令

三、LLDB 常用命令详解

任务	LLDB 命令示例	说明	GDB 对应命令
启动程序	run	运行程序	run / r
设置函数断点	breakpoint set -n main 或 b main	在函数名 main 处设置断点	break main
设置行断点	breakpoint set -f file.c -l 42 或 b file.c:42	在文件 file.c 的第 42 行设置断点	break file.c:42
列出断点	breakpoint list 或 br list	列出所有断点	info break
删除断点	breakpoint delete 1	删除断点编号 1	delete 1
单步执行（不进入函数）	next 或 n	单步执行，不进入函数	next / n
单步执行（进入函数）	step 或 s	单步执行，进入函数	step / s
继续执行	continue 或 c	继续执行直到下一个断点或程序结束	continue / c
打印变量	print var 或 p var	打印变量值	print var / p var
查看调用栈	bt 或 thread backtrace	查看当前调用栈	backtrace / bt
查看源码	list 或 l	查看当前代码	list / l
退出调试	quit 或 q	退出调试器	quit / q

四、LLDB 的高级功能介绍

1. 对多线程的支持

LLDB 支持查看线程列表，切换线程，查看线程状态：

thread list
thread select 2
thread info

GDB 也支持多线程，但 LLDB 对 macOS 和 ARM64 的线程调试更友好。

2. Watchpoint（监视点）

LLDB 支持对变量内存变化设置监视点：

watchpoint set variable myVar

适合调试内存相关错误。

3. 表达式求值和脚本

LLDB 支持用 Python 脚本扩展功能。
可以在调试时写 Python 脚本执行复杂操作。

4. 代码补全与命令历史

LLDB 支持 tab 补全和命令历史，比 GDB 交互体验更好。

五、macOS LLDB 与 GDB 对比总结

特性/维度	LLDB (macOS)	GDB (macOS)
默认安装	macOS 自带，Xcode 自带	需要自己安装
支持架构	原生支持 ARM64 和 x86_64	主要支持 x86_64，ARM64 支持有限
调试符号支持	完美支持 Apple clang 生成的 DWARF 格式	对 Apple DWARF 支持不完全，常报错
交互体验	命令补全、脚本扩展、历史记录完善	较传统，交互性不如 LLDB
多线程调试	优秀	支持，但不如 LLDB 友好
脚本支持	支持 Python	有脚本支持，但相对较弱
适用场景	macOS 和 iOS 开发首选调试器	Linux 和跨平台项目常用
易用性	现代化，用户体验更好	历史久远，但命令更繁琐

六、简单 LLDB 调试流程示例

gcc -g -O0 gdb.c -o myprog # 编译带调试符号程序
lldb myprog # 启动 lldb 调试器

(lldb) b main # 在 main 函数设置断点
(lldb) run # 运行程序
(lldb) n # 单步，不进入函数
(lldb) s # 单步，进入函数
(lldb) p var # 打印变量
(lldb) bt # 查看调用栈
(lldb) c # 继续运行至下一个断点b
(lldb) q # 退出

(lldb) display x #变量的常显示

(lldb)until num #跳出循环至下一次有效代码行num

(lldb) expr sum = 10 # 修改变量值

(lldb) frame variable #查看当前函数的所有局部变量