实例解析Linux下GDB单步调试

GDB（GNU Debugger）是Linux系统下的强大调试工具，可以调试ada, c, c++, asm, minimal, d, fortran, objective-c, go, java,pascal等语言。本文以C程序为例，介绍Linux下GDB单步调试。

GDB基本的启动，设置断点，查看变量等，在启动调试设置断点观察之后，没有我们想要的信息怎么办呢？这个时候，就需要单步执行或者跳过当前断点继续执行等等。而本文所说的单步调试并非仅仅指单步执行，而是指在你的控制之下，按要求执行语句。

我们先准备一个示例程序如下：
/*gdbStep.c*/
#include
/*计算简单乘法,这里没有考虑溢出*/
int add(int a, int b)
{
    int c = a + b;
    return c;
}
/*打印从0到num-1的数*/
int count(int num)
{
    int i = 0;
    if(0 > num)
        return 0;
    while(i < num)
    {
        printf("%d\n",i);
        i++;
    }
    return i;
}
int main(void)
{
    int a = 3;
    int b = 7;
    printf("it will calc a + b\n");
    int c = add(a,b);
    printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
    count(c);
    return 0;
}
编译：$ gcc -g -o gdbStep gdbStep.c
程序的功能比较简单，这里不多做解释。特别简单说明一条命令，list（可简写为l），它可以将源码列出来，例如：(gdb) list
1    #include
2    
3    /*计算简单乘法,这里没有考虑溢出*/
4    int add(int a, int b)
5    {
6        int c = a * b;
7        return c;
8    }
9    int main(void)
10    {
(gdb) l
11        int a = 13;
12        int b = 57;
13        printf("it will calc a * b\n");
14        int c = add(a,b);
15        printf("%d*%d = %d\n",a,b,c);
16        return 0;
17    }
(gdb)

一、单步执行-next
next命令（可简写为n）用于在程序断住后，继续执行下一条语句，假设已经启动调试，并在第12行停住，如果要继续执行，则使用n执行下一条语句，如果后面跟上数字num，则表示执行该命令num次，就达到继续执行n行的效果了：
$ gdb gdbStep   #启动调试
(gdb)b 25       #将断点设置在12行
(gdb)run        #运行程序
Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:25
25        int b = 7;
(gdb) n     #单步执行
26        printf("it will calc a + b\n");
(gdb) n 2   #执行两次
it will calc a + b
28        printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
(gdb) 
从上面的执行结果可以看到，我们在25行处断住，执行n之后，运行到26行，运行n 2之后，运行到28行，但是有没有发现一个问题，为什么不会进入到add函数内部呢？那就需要用到另外一个命令啦。

二、单步进入-step
对于上面的情况，如果我们想跟踪add函数内部的情况，可以使用step命令（可简写为s），它可以单步跟踪到函数内部，但前提是该函数有调试信息并且有源码信息。$ gdb gdbStep    #启动调试
(gdb) b 25       #在12行设置断点
Breakpoint 1 at 0x4005d3: file gdbStep.c, line 25.
(gdb) run        #运行程序
Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:25
25        int b = 7;
(gdb) s          
26        printf("it will calc a + b\n");
(gdb) s     #单步进入，但是并没有该函数的源文件信息
_IO_puts (str=0x4006b8 "it will calc a + b") at ioputs.c:33
33    ioputs.c: No such file or directory.
(gdb) finish    #继续完成该函数调用
Run till exit from #0  _IO_puts (str=0x4006b8 "it will calc a + b")
    at ioputs.c:33
it will calc a + b
main () at gdbStep.c:27
27        int c = add(a,b);
Value returned is $1 = 19
(gdb) s        #单步进入，现在已经进入到了add函数内部
add (a=13, b=57) at gdbStep.c:6
6        int c = a + b;
从上面的过程可以看到，s命令会尝试进入函数，但是如果没有该函数源码，需要跳过该函数执行，可使用finish命令，继续后面的执行。如果没有函数调用，s的作用与n的作用并无差别，仅仅是继续执行下一行。它后面也可以跟数字，表明要执行的次数。

当然它还有一个选项，用来设置当遇到没有调试信息的函数，s命令是否跳过该函数，而执行后面的。默认情况下，它是会跳过的，即step-mode值是off：
(gdb) show step-mode 
Mode of the step operation is off.
(gdb) set step-mode on
(gdb) set step-mode off
还有一个与step相关的命令是stepi（可简写为si），它与step不同的是，每次执行一条机器指令：
(gdb) si
0x0000000000400573    6       int c = a + b;
(gdb) display/i $pc
1: x/i $pc
=> 0x400573 :    mov    -0x18(%rbp),%eax
(gdb)

三、执行到下一个断点-continue
我们可能打了多处断点，或者断点打在循环内，这个时候，想跳过这个断点，甚至跳过多次断点继续执行该怎么做呢？可以使用continue命令（可简写为c）或者fg，它会继续执行程序，直到再次遇到断点处：
$ gdb gdbStep
(gdb)b 18    #在count函数循环内打断点
(gdb)run
Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
18            i++;
(gdb) c      #继续运行，直到下一次断住
Continuing.
1

Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
18            i++;
(gdb) fg     #继续运行，直到下一次断住
Continuing.
2

Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
18            i++;
(gdb) c 3    #跳过三次
Will ignore next 2 crossings of breakpoint 1.  Continuing.
3
4
5

Breakpoint 1, count (num=10) at gdbStep.c:18
18            i++;

四、运行到指定位置-until假如我们在25行停住了，现在想要运行到29行停住，就可以使用until命令（可简写为u）：
$ gdb gdbStep
(gdb)b 25
(gdb)run
(gdb) u 29
it will calc a + b
3 + 7 = 10
main () at gdbStep.c:29
29        count(c);
(gdb) 
可以看到，在执行u 29之后，它在29行停住了。它利用的是临时断点。

五、跳过执行--skipskip
可以在step时跳过一些不想关注的函数或者某个文件的代码:$ gdb gdbStep
(gdb) b 27
Breakpoint 1 at 0x4005e4: file gdbStep.c, line 27.
(gdb) skip function add    #step时跳过add函数
Function add will be skipped when stepping.
(gdb) info skip   #查看step情况
Num     Type           Enb What
1       function       y   add
(gdb) run
Starting program: /home/hyb/workspaces/gdb/gdbStep 
it will calc a + b

Breakpoint 1, main () at gdbStep.c:27
27        int c = add(a,b);
(gdb) s
28        printf("%d + %d = %d\n",a,b,c);
(gdb)
可以看到，再使用skip之后，使用step将不会进入add函数。step也后面也可以跟文件：(gdb)skip file gdbStep.c
这样gdbStep.c中的函数都不会进入。其他相关命令：skip delete [num] 删除skipskip enable [num] 使能skipskip disable [num] 去使能skip其中num是前面通过info skip看到的num值，上面可以带或不带该值，如果不带num，则针对所有skip，如果带上了，则只针对某一个skip。

本文我们主要介绍了一些简单情况Linux下单步调试方法或常见命令使用，但这些已经够用了，毕竟大部分程序的执行或停止都在我们的掌控之中，不需要进行调试。想学习更多的Linux系统中的一些常规操作，快来观看本站的Linux教程开始学习吧。