無論多么有經(jīng)驗的程序員，開發(fā)的任何軟件都不可能完全沒有 bug。因此，排查及修復 bug 成為軟件開發(fā)周期中最重要的任務之一。有許多辦法可以排查 bug(測試、代碼自審等等)，但是還有一些專用軟件(稱為調(diào)試器)可以幫助準確定位問題的所在，以便進行修復。

如果你是 C/C++ 程序員，或者使用 Fortran 和 Modula-2 編程語言開發(fā)軟件，那么你將會很樂意知道有這么一款優(yōu)秀的調(diào)試器 - GDB - 可以幫你更輕松地調(diào)試代碼 bug 以及其它問題。在這篇文章中，我們將討論一下 GDB 調(diào)試器的基礎(chǔ)知識，包括它提供的一些有用的功能/選項。

在我們開始之前，值得一提的是，文章中的所有說明和示例都已經(jīng)在 Ubuntu 14.04 LTS 中測試過。教程中的示例代碼都是 C 語言寫的;使用的 shell 為 bash(4.3.11);GDB 版本為 7.7.1。

GDB 調(diào)試器基礎(chǔ)

通俗的講，GDB 可以讓你看到程序在執(zhí)行過程時的內(nèi)部流程，并幫你明確問題的所在。我們將在下一節(jié)通過一個有效的示例來討論 GDB 調(diào)試器的用法，但在此之前，我們先來探討一些之后對你有幫助的基本要點。

首先，為了能夠順利使用類似 GDB 這樣的調(diào)試器，你必須以指定的方式編譯程序，讓編譯器產(chǎn)生調(diào)試器所需的調(diào)試信息。例如，在使用 gcc 編譯器(我們將在本教程之后的章節(jié)用它來編譯 C 程序示例)編譯代碼的時候，你需要使用 -g 命令行選項。

想要了解 gcc 編譯器手冊頁中關(guān)于 -g 命令行選項相關(guān)的內(nèi)容，請看這里。

下一步，確保在你的系統(tǒng)中已經(jīng)安裝 GDB 調(diào)試器。如果沒有安裝，而且你使用的是基于 Debian 的系統(tǒng)(如 Ubuntu)，那么你就可以使用以下命令輕松安裝該工具：

sudo apt-get install gdb 

在其他發(fā)行版上的安裝方法，請看這里。

現(xiàn)在，當你按照上述的方式編譯完程序(gcc -g 命令行選項)，同時也已經(jīng)安裝好 GDB 調(diào)試器，那么你就可以使用以下命令讓程序在調(diào)試模式中運行：

gdb [可執(zhí)行程序的名稱] 

這樣做會初始化 GDB 調(diào)試器，但你的可執(zhí)行程序此時還不會被啟動。在這個時候你就可以定義調(diào)試相關(guān)的設(shè)置。例如，你可以在特定行或函數(shù)中設(shè)置一個斷點讓 GDB 在該行暫停程序的執(zhí)行。

接著，為了啟動你的程序，你必須輸入執(zhí)行以下 gdb 命令：

run 

在這里，值得一提的是，如果你的程序需要一些命令行參數(shù)，那么你可以在這里指定這些參數(shù)。例如：

run [參數(shù)] 

GDB 提供了很多有用的命令，在調(diào)試的時候總是能派的上用場。我們將在下一節(jié)討論其中一部分命令。

GDB 調(diào)試器用例

現(xiàn)在我們對 GDB 及其用法有了基本的概念。因此，讓我們舉例來應用所學的知識。這是一段示例代碼：

#include 
 
int main()
{
 int out = 0, tot = 0, cnt = 0; 
int val[] = {5, 54, 76, 91, 35, 27, 45, 15, 99, 0}; 
 
while(cnt < 10) 
{
 out = val[cnt]; 
tot = tot + 0xffffffff/out; 
cnt++; 
}
 
 printf("\n Total = [%d]\n", tot); 
return 0;
} 

簡單說明一下這段代碼要做什么事。獲取 val 數(shù)組中每一個值，將其賦值給 out 變量，然后將 tot 之前的值與 0xffffffff/out 的結(jié)果值累加，賦值給 tot 變量。

這里遇到的問題是，當執(zhí)行這段代碼編譯后的可執(zhí)行程序時，產(chǎn)生以下錯誤：

$ ./gdb-test
Floating point exception (core dumped) 

因此，要調(diào)試這段代碼，***步是使用 -g 選項編譯程序。命令如下：

gcc -g -Wall gdb-test.c -o gdb-test 

接著，讓我們運行 GDB 調(diào)試器并指定要調(diào)試的可執(zhí)行程序。命令如下：

gdb ./gdb-test 

現(xiàn)在，我剛才得到的錯誤是 Floating point exception，大部分人可能已經(jīng)知道，這是因為 n % x，當 x 為 0 時導致的錯誤。所以，考慮到這一點，我在 11 行代碼除法運算的位置處添加了一個斷點。如下：

(gdb)&;break 11 

注意 (gdb) 是調(diào)試器的提示信息，我只輸入了 break 11 命令。

現(xiàn)在，讓 GDB 開始運行程序：

run 

當斷點***次被***時，GDB 顯示如下輸出：

Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11  
11 tot = tot + 0xffffffff/out;  
(gdb) 

正如你所看到的那樣，調(diào)試器會顯示斷點所在的行代碼。現(xiàn)在，讓我們打印出此時 out 的值。如下：

(gdb) 
print out
$1 = 5(gdb) 

如上所示，值 5 被打印出來了。這個時候一切都還是正常的。讓調(diào)試器繼續(xù)執(zhí)行程序直到***下一個斷點，可以通過使用 c 命令來完成：

c 

重復上述操作，直到 out 值變?yōu)?0 時。

...  
...  
...  
Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:11  
11 tot = tot + 0xffffffff/out;  
(gdb) print out  
$2 = 99  
(gdb) c  
Continuing. 
 
Breakpoint 1, main () at gdb-test.c:  
1111 tot = tot + 0xffffffff/out;  
(gdb) print out  
$3 = 0  
(gdb) 

現(xiàn)在，為了進一步確認問題，我使用 GDB 的 s(或 step) 命令代替 c 命令。因為，我只想讓當前程序在第 11 行之后暫停，再一步步執(zhí)行，看看這個時候是否會發(fā)生崩潰。

以下是執(zhí)行之后輸出信息：

(gdb) s 
 
Program received signal SIGFPE, Arithmetic exception.  
0x080484aa in main () at gdb-test.c:  
1111 tot = tot + 0xffffffff/out; 

是的，如上輸出的***行內(nèi)容所示，這就是拋出異常的地方。當我再次嘗試運行 s 命令時，問題最終也得到了確認：

(gdb) s 
 
Program terminated with signal SIGFPE, Arithmetic exception.  
The program no longer exists. 

通過這種方式，你就可以使用 GDB 調(diào)試你的程序。

總結(jié)

GDB 提供了很多功能供用戶研究和使用，在這里，我們僅僅只介紹了很少一部分內(nèi)容。通過 GDB 的手冊頁可以進一步了解這個工具，當你在調(diào)試代碼的時候，嘗試使用一下它。GDB 調(diào)試器有一定的學習難度，但是它很值得你下功夫?qū)W習。