Linux系统篇，开发工具（六）：文件的编译配置、调试的理解、cgdb和gdb的操作使用

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第三章 开发工具的认识与使用

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• 前言
• 一、文件的编译
• • 1.1 debug 配置
  • 1.2 release 配置
• 二、Linux 文件调试
• 三、程序调试器gdb
• • 3.1 认识gdb
  • 3.2 cgdb的使用
  • • 3.2.1 基本操作
    • 3.2.2 断点和运行操作
    • • 3.2.2.1 断点信息
      • 3.2.2.2 断点操作
      • 3.2.2.3 运行操作
      • 3.2.2.4 其他操作
• 四、gdb的调试技巧
• • 4.1 watch 监视变量变化
  • 4.2 set var 修改运行时变量
  • 4.3 条件断点
  • • 4.3.1 新建条件断点
    • 4.3.2 断点新增条件
  • 4.4 分屏操作
• 总结

前言

在Linux当中，我们也会遇到代码中的bug，那此时我们就渴望像vs当中一样可以对代码进行调试，因此本节我们就来学习在Linux当中代码的调试工具的使用——gdb。

一、文件的编译

文件源码编译成可执行文件的过程中，可以分为两种编译模式：debug模式和release模式，因此形成的不同文件也就具有对应的特点。

1.1 debug 配置

debug配置是编译器的一套编译规则，由该配置产出的文件可以进行调试，常用于开发中的测试，它决定了该文件在编译过程中细节的处理：

• 定义：Debug 配置编译的程序，包含完整的符号调试信息，不启用代码优化
• 作用：专门给开发者写代码、找 bug、测试功能用的模式
• 特点：

1. 不做代码优化：在该配置下形成的程序在执行时，不会进行优化代码（即对代码的增删改操作，如：省略中间变量）
2. 保留完整调试信息：编译时会把变量名、函数名、代码行号、注释关联信息全部打包进 exe（调试符号）
3. 内存检查宽松：一些轻微内存错误（比如越界、野指针）Debug 能勉强运行，Release 直接崩溃

1.2 release 配置

该配置为开发后发布客户端所使用的，它有着以下的细节：

• 定义：Release 配置编译的程序，启用完整代码优化，不包含调试符号信息；如需事后调试，可单独生成 .pdb 调试文件
• 作用：代码完全写完、无 bug 后，打包给别人运行、作业提交、软件发布用的模式
• 特点：

1. 度代码优化（编译器自动提速）：编译器会自动：删除没用的代码、变量合并重复逻辑精简运算步骤调整代码顺序，提升运行速度
2. 删除全部调试信息：去掉变量名、行号、断点信息，无法调试，只能直接运行
3. 内存检查严格：Debug 能运行的轻微 bug，Release 会直接闪退、崩溃，因为优化会暴露内存问题

二、Linux 文件调试

就如同上述所说的文件只有通过debug配置编译，才能对代码进行调试。而Linux中编译而成的文件默认是release 版本，本质是gcc 和 g++ 编译时默认选择的是该配置。想要配置为debug版本就需要通过选项改变：

gcc mycmd.c -o mycmd-g通过该选项实现编译成可调试文件

而文件调制的本质无非三点：

• 找到问题：通过断点将代码分块，以块为单位快速排查问题
• 查看代码上下文：在找到问题后，对代码块的代码详细运行查看（分为逐语句和逐过程），当然还可以使用监视窗口查看变量的变化
• 解决问题：根据所学知识，修改和优化问题代码

通过以上调试的过程，成功实现问题的查找和解决。

三、程序调试器gdb

3.1 认识gdb

GDB：是一款用于调试可执行程序的调试器工具

直接使用命令gdb 可执行文件来调试文件，进入调试界面是这样的情况：

我们就可以通过在此处进行对文件的调试，可以实现初步的调试功能：打断点、单行运行、过程运行等，但是这样我们都无法看到现在执行的代码和运行的情况，因此我们推荐使用cgdb这个工具，是gdb的加强升级版，使用方式为：cgdb 可执行文件（不是系统自带，需要安装）

centos：sudo yum install -y cgdb
ubuntu：sudo apt-get install -y cgdb

通过cgdb，我们就能在调试时看到代码和运行到的进程了。

3.2 cgdb的使用

Linux作为命令行操作，它的应用程序也离不开命令行，所以让我们来学习下cgdb的命令使用。

3.2.1 基本操作

基本操作涉及cgdb的进入、退出等不涉及具体使用的操作

3.2.2 断点和运行操作

调式的实现离不开断点的使用，以及运行方法。通过合适的断点分块和判断运行过程还是语句，实现问题的查找

3.2.2.1 断点信息

断点就是你让程序停下来的标记，是调试（cgdb/gdb）最核心的功能。

当然系统为了区分不同的断点，给断点设置了不同的信息，我们使用命令info b进行查看：

让我们先来认识以下断点信息都有哪些：

• Num：断点编号，每个断点都有自己的编号，并且编号是逐渐递增的，即使删除1号，新增也是4号（不退出情况）
• Type：断点类型，断点分为五个类型，常用为：breakpoint（普通断点）、watchpoint（观察断点）
• Disp：断点存活方式：keep= 永久有效，不会自动删除，还有tbreak（临时断点）
• Enb：是否启用：y= 启用，n= 禁用
• Address：内存地址（代码在内存里的位置，不用管）
• What：断点位置：哪个文件、第几行、哪个函数

下面会对某些信息做详细解释。

3.2.2.2 断点操作

3.2.2.3 运行操作

3.2.2.4 其他操作

我们来讲解以下除了以上调试功能外的常用其他操作：

• bt：查看代码的调用栈
  
  我们会遇到这样一个情况：在函数调用返回值的时候需要使用两次n才能运行到下一行。这是因为返回值是函数的一个临时变量，需要mov操作将该变量赋值给变量，所以使用函数赋值做了两件事：callq 和 mov。

• p：查看变量的值
  在调试过程中，查看当前的变量存储的数据值。还可以充当临时计算的工具
  

• display / undisplay：加入 / 删除 监视变量
  通过常显示来显示每一步变量的变化情况，便于查看代码上下文
  

• info locals：查看现在执行代码块中的临时变量及变量的值
  

四、gdb的调试技巧

4.1 watch 监视变量变化

在display的监视功能的基础上，新增了变量的变化信息：当变量存储数据改变时列出新老数据

• 用法：watch + 变量新增监视变量；d + 变量删除监视变量
• 功能：如果你有⼀些变量不应该修改，但是你怀疑它修改导致了问题，你可以watch它，如果变化了，就会通知你

4.2 set var 修改运行时变量

我们常常会遇到发现变量异常，此时我们需要退出调试并重新设值再次运行，才能继续。而set var这个命令就可以在运行时直接修改变量

• 用法：set var flag = 1修改运行程序中的变量
• 功能：不用改代码、不用重新编译，直接在命令行改变量的值。
  

4.3 条件断点

4.3.1 新建条件断点

创建一个带有条件实现的断点，实现如：达到目标循环次数时停止运行

• 用法：b 行号 条件：满足条件时触发断点。（如：b 6 if i == 8）
  

4.3.2 断点新增条件

为已有的断点新增运行条件

• 用法：condition 断点编号 条件：为已存断点新增满足条件。（如：condition 6 if i == 8）

4.4 分屏操作

cgdb还可以通过Esc分屏进入到代码文件当中操作，i从代码屏回到调试窗口。

总结

本章的开发工具到本节就结束了，下一章我们将学习到Linux底层的东西，感谢您的阅读，期待下一次的学习。