【Linux指南】Linux调试利器gdb入门：从编译到基础命令实战

一、引言：为什么gdb是Linux开发者的必备技能？

在Linux环境下开发C/C++程序时，遇到bug是家常便饭。无论是逻辑错误、内存泄漏还是运行时崩溃，一款强大的调试工具都能帮我们快速定位问题根源。gdb（GNU Debugger） 作为Linux系统中最常用的命令行调试工具，支持断点设置、变量查看、单步执行等核心功能，是开发者排查问题的"利器"。

本文将从最基础的"如何生成可调试程序"讲起，逐步介绍gdb的启动方式、核心调试命令及实战技巧，帮助新手快速掌握gdb的使用方法。

二、前提：生成可调试的程序

2.1 程序的两种发布模式

Linux下用gcc/g++编译的程序有两种发布模式，调试前必须了解两者的区别：

• release模式：默认编译模式，生成的二进制文件体积小、运行效率高，但不包含调试信息（如行号、变量类型等），无法用gdb调试。
• debug模式：需在编译时添加-g选项，会在二进制文件中嵌入调试信息，供gdb识别。只有这种模式的程序才能被gdb调试。

2.2 实战：编译可调试程序

以一个简单的C程序test.c为例：

#include <stdio.h>
int main() {int sum = 0;for (int i = 1; i <= 5; i++) {sum += i;}printf("sum = %d\n", sum);return 0;
}

编译生成可调试文件的命令：

gcc -g test.c -o test  # 关键：-g选项必须添加，否则无法调试

若未加-g选项，使用gdb调试时会提示无法识别调试信息，导致无法正常调试。

三、gdb基础操作：启动与退出

3.1 启动gdb

gdb只能调试**二进制文件**（编译后的可执行程序），不能直接调试源文件。
启动命令格式：

gdb 二进制文件名

示例：调试上面生成的test程序

gdb test

执行后会进入gdb调试界面，显示版本信息及命令提示：

GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 7.6.1-119.el7
Copyright (C) 2013 Free Software Foundation, Inc.
...
(gdb)  # 命令输入提示符

3.2 退出gdb

退出调试界面有两种方式：

• 输入quit命令并回车
• 按下Ctrl + d组合键

四、查看源代码：list命令详解

在调试过程中，我们需要随时查看源代码以确定调试位置。gdb的list（缩写l）命令用于显示源代码，支持多种灵活用法。

4.1 基本用法

• list（或l）：默认从当前位置显示10行源代码，多次执行会继续显示后续内容。
• list 行号（如l 5）：显示指定行号附近的代码（以该行号为中心，显示前后内容）。
• list 函数名（如l main）：显示指定函数的源代码，方便快速定位函数入口。
• list 文件名:行号（如l test.c:8）：当调试多文件项目时，可指定文件名和行号查看代码。

4.2 示例

在test程序的gdb界面中执行：

(gdb) l main  # 查看main函数代码
1       #include <stdio.h>
2       int main() {
3           int sum = 0;
4           for (int i = 1; i <= 5; i++) {
5               sum += i;
6           }
7           printf("sum = %d\n", sum);
8           return 0;
9       }

五、程序运行控制：从启动到单步执行

掌握程序运行的控制命令是调试的核心，gdb提供了丰富的命令用于控制程序执行流程。

5.1 启动程序：run命令

• 命令：run（缩写r）
• 功能：启动程序运行，若程序有断点，会在第一个断点处暂停；若无断点，程序会直接运行结束。
• 示例：

(gdb) r  # 启动test程序
Starting program: /home/user/test 
sum = 15
[Inferior 1 (process 12345) exited normally]

5.2 单步执行：next与step

单步执行用于逐行检查代码执行过程，两者的区别在于是否进入函数内部：

• next（缩写n）：单步执行，不进入函数内部（适合跳过无关函数，关注当前逻辑）。
• step（缩写s）：单步执行，进入函数内部（适合调试函数调用时的逻辑）。

5.3 结束当前函数：finish命令

• 命令：finish
• 功能：当进入函数内部调试时，执行该命令可直接运行到函数返回处并暂停，适合快速跳出无关函数。
• 示例：若在sum += i处单步进入了某个函数，执行finish可直接回到循环逻辑。

5.4 继续运行：continue命令

• 命令：continue（缩写c）
• 功能：从当前暂停位置继续运行程序，直到遇到下一个断点或程序结束。
• 场景：常用于多个断点之间的跳转，避免重复单步执行。

六、变量与表达式操作：查看与修改

调试的核心目的之一是观察变量值的变化，gdb提供了多种命令用于操作变量和表达式。

6.1 打印变量/表达式值：print命令

• 命令：print（缩写p）
• 功能：打印变量值或表达式计算结果。
• 示例：

(gdb) p sum  # 打印变量sum的值
$1 = 0
(gdb) p i  # 打印变量i的值
$2 = 1
(gdb) p sum + i  # 计算表达式结果
$3 = 1

6.2 修改变量值：set var命令

• 命令：set var 变量名=值
• 功能：直接修改程序中变量的值，无需重新编译即可测试不同场景（如强制跳过错误分支）。
• 示例：

(gdb) set var i=5  # 将i的值改为5，强制循环提前结束
(gdb) p i
$4 = 5

6.3 跟踪变量：display命令

• 命令：display 变量名
• 功能：设置变量跟踪，程序每次暂停时会自动打印该变量的值，无需反复输入print。
• 示例：

(gdb) display sum  # 跟踪sum的值
1: sum = 0
(gdb) n  # 单步执行后自动显示sum
4           for (int i = 1; i <= 5; i++) {
1: sum = 0
(gdb) n
5               sum += i;
1: sum = 0
(gdb) n
4           for (int i = 1; i <= 5; i++) {
1: sum = 1

6.4 取消跟踪：undisplay命令

• 命令：undisplay 编号（编号可通过display命令的输出查看，如上述示例中的1）
• 功能：取消对指定变量的跟踪显示。
• 示例：

(gdb) undisplay 1  # 取消对sum的跟踪

七、断点管理：精准控制暂停位置

断点是调试中最常用的功能，用于在指定位置暂停程序，以便观察状态。

7.1 设置断点：break命令

• 命令：break（缩写b）

• 功能：在指定行号、函数或文件中设置断点。

• 常用用法：

  • b 行号（如b 5）：在当前文件第5行设置断点。
  • b 函数名（如b main）：在函数入口处设置断点。
  • b 文件名:行号（如b test.c:5）：在指定文件的指定行设置断点。

• 示例：在test.c第5行（sum += i）设置断点：

(gdb) b test.c:5
Breakpoint 1 at 0x400526: file test.c, line 5.

7.2 查看断点：info break命令

• 命令：info break（缩写info b）
• 功能：显示当前所有断点的信息，包括编号、位置、状态等。
• 示例：

(gdb) info b
Num     Type           Disp Enb Address            What
1       breakpoint     keep y   0x0000000000400526 in main at test.c:5

7.3 删除断点：delete命令

• 命令：delete（缩写d）
• 功能：删除断点，支持删除单个或所有断点。
• 用法：
  • delete 断点编号（如delete 1）：删除指定编号的断点。
  • delete breakpoints：删除所有断点。

7.4 禁用/启用断点：disable与enable

• disable 断点编号：临时禁用断点（断点仍存在，不触发暂停）。
• enable 断点编号：重新启用被禁用的断点。
• 场景：暂时不需要某个断点但不想删除时使用。

八、实战案例：调试一个简单程序

下面通过调试test.c演示完整流程：

1. 编译可调试程序：

gcc -g test.c -o test

2. 启动gdb：

gdb test

3. 设置断点：在循环的sum += i处（第5行）设置断点：

(gdb) b test.c:5
Breakpoint 1 at 0x400526: file test.c, line 5.

4. 启动程序：

(gdb) r
Starting program: /home/user/test Breakpoint 1, main () at test.c:5
5               sum += i;

5. 单步执行并观察变量：

(gdb) n  # 执行sum += i
6           }
(gdb) p sum  # 此时sum=1
$1 = 1
(gdb) n  # 进入下一次循环
5               sum += i;
(gdb) p i  # 此时i=2
$2 = 2
(gdb) p sum  # 执行sum += i前，sum=1
$3 = 1
(gdb) n  # 再次执行sum += i
6           }
(gdb) p sum  # 此时sum=3
$4 = 3

6. 继续运行到结束：

(gdb) c  # 继续执行
Continuing.
sum = 15
[Inferior 1 (process 12345) exited normally]

7. 退出gdb：

(gdb) quit

九、总结：必备命令速查表

命令用途	命令（全称/缩写）	示例
启动gdb	gdb 二进制文件	gdb test
退出gdb	quit / Ctrl+d	quit
查看源代码	list / l 行号/函数名	l 5、l main
启动程序	run / r	r
单步执行（不进函数）	next / n	n
单步执行（进函数）	step / s	s
继续运行	continue / c	c
设置断点	break / b 位置	b 5、b main
查看断点	info break / info b	info b
删除断点	delete 编号 / delete breakpoints	delete 1、delete breakpoints
打印变量	print / p 变量/表达式	p sum、p sum+i
修改变量	set var 变量=值	set var i=5

通过本文的学习，你已经掌握了gdb的基础用法。下一篇将介绍gdb的进阶技巧，包括条件断点、变量跟踪等高级功能，帮助你更高效地调试复杂程序。