深入了解Linux —— 调试程序

前言

我们已经学习了linux下许多的工具，vim、gcc、make/makefile等；

已经能够在linux写代码，并且进行编译运行，让程序在linux下跑起来。

但是，如果我们在写代码的时候遇见了错误；但是我们并不知道错误在哪，在windows下，我们可以进行调试来查找代码错误的位置进行修改；我们在linux就只能查看源代码，直接查找错误，这样很麻烦；

现在就来学习linux如何调试程序。

调试程序 ——`gdb/cgdb`

`Debug/Release`模式

在之前学习C语言时，听说过Debug和Release，只知道Debug时用来调试的，程序员写代码的版本；而Release是发布版本。

现在我们来看一下这两个模式有什么区别

首先的区别就是Debug会生成程序的调试信息，而Release不会生成程序的调试信息。

因为Debug模式会生成调试信息，所以Debug模式的程序就要比Release模式的程序大小要大。

我们如何验证呢？

linux中 gcc编译默认生成的是Release版本，我们要生成Debug模式就要带-g选项。

现在有这样一段代码test.c文件

#include<stdio.h>
int func(int n)
{int ret = 0;for (int i = 1; i <= n; i++){ret += i;}return n;
}
int main()
{int n = 100;int sum = func(n);printf("sum = %d\n", sum);return 0;
}

我们在linux下进行编译

在这里插入图片描述

这里有这样的提示，那是因为C98不支持在for循环中定义变量，要使用C99，上面也有提示。

所以我们就要这样来编译

gcc test.c -o test -st=c99

这里写成makefile方便操作。

这样生成的是Release模式的程序，我们查看它文件属性

在这里插入图片描述

现在，我们使用-g选项生成Debug模式的程序

在这里插入图片描述

可以看到Debug模式的要比Release模式的程序要大一些。

`gdb`/`cgdb`的使用

这里，只有Debug模式的程序才能被调试；Release模式下不能被调试，因为缺少调试信息。

在使用之前可能需要进行安装

yum -install -y gdb
yum -install -y cgdb

1. 进入调试

gdb 可执行程序

这里无论是gdb还是cgdb，都是可执行程序，对可执行程序进行调试。

在这里插入图片描述

可以看到这样就进入gdb调试了，但是gdb调试现在看不到我们的源代码。

2. 退出调试

quit

在这里插入图片描述

现在来看一下cgdb调试的界面

cgdb test

在这里插入图片描述

这样的界面看起来要比gdb好用一些，所以这里就以cgdb为例，来学习调试

cgdb中，屏幕上半部分可以看到一部分代码；其中绿色箭头指向的地方就是当前程序运行的位置。

退出调试仍然是quit

3. 查看代码

查看代码，l；后可以什么的不跟，也可以跟行号或者函数名

l ：查看源代码，从上次位置开始，依次显示10行代码
l 文件名:行号 ：列出指定文件的源代码
l 函数名 ：列出指定函数的源代码

在这里插入图片描述

l 文件名:行号
在这里插入图片描述

l:函数名

在这里插入图片描述

这里列出的可能有一些差别。

4. 运行代码

我们进入调试，但是代码并没有运行起来；在windows下我们之间F5就让代码运行起来了；而cgdb中r命令可以让代码运行起来

r/run，执行代码：

在这里插入图片描述

逐步执行

有了断点，我们在r时程序就会停止在断点处，那我们该如何一行一行执行代码呢？

在windows下，我们是按F10和F11来依次执行代码；

在linux中cgdb，我们使用n/next和s/step来依次执行代码

n/next，相当于F10，一行一行执行代码，在遇到函数时，不进入函数内部；

s/step，就相当于F11，一行一行执行代码，在遇到函数时，进入函数内部；

这里就不演示了。

执行到某处

在我们调试程序时，程序现在停止在一个断点处，我们不想一行一行执行代码，而是想要让程序直接运行到下一个代码；

只需要指向c/contine即可

c/continue

在这里插入图片描述

r 重新执行

如果现在程序正在执行，我们想要让程序重新执行，只需要r即可；

这是会询问我们是否重新执行，y即可

在这里插入图片描述

finish

执行到当前函数结束，然后停止

在这里插入图片描述

until 执行到某一行

until 行号 程序执行到某一行然后停止。

在这里插入图片描述

现在执行until 11，让程序执行到11行。

在这里插入图片描述

5. 断点

增加/删除断点

我们指向run/r后，发现代码直接就执行结束了；但是在我们调试的时候，我们并不希望代码执行运行结束，我们需要通过断点让代码在指定位置停下来；

在windows下，我们通过快捷键F9或者鼠标点击来打断点和去掉断点；

在cgdb中，我们通过命令**b/break**来打断点，通过delete/d来取消断点。

b打断点

b 行号：在指定行打断点
b 函数名：在函数开头打断点

在这里插入图片描述

可以看到，我们打断点之后并看不到任何断点信息，那如果我们想要看到已经存在的断点，可以使用命令info b来查看

info b查看所有断点信息

在这里插入图片描述

d删除断点

我们打断点可以通过行号，但是删除断点我们就不能使用行号了，而是使用Num 断点编号。

在这里插入图片描述

这里还要注意一个点，断点编号时不断递增的，不会随着我们删除断点而减小

什么意思呢，就是现在存在两个断点我们删除了其中一个断点，然后再次创建了一个断点，它的编号就是3而不是2。

在这里插入图片描述

这样有了断点，我们在执行r时就程序就会停止在断点处。

在这里插入图片描述

这里看一下上半代码部分，可以看到程序停在了15行，并且断点位置的行号颜色为红色。

启用/禁用断点

当我们在调试程序时，我们增加的断点并不一定所有的都能用的到，有一些断点我们不想让它在这次调试中起作用，这时就可以禁用这个断点

看到这里可能有疑惑，为什么不直接删除呢？

如果代码非常的多，删除了之后，接下来调试要用到，又要重新去找，非常浪费时间。

启用断点

enable 断点编号

禁用断点

disable 断点编号

这里断点默认是启用状态的。

在这里插入图片描述

那现在执行一下看是否真的禁用了呢？

在这里插入图片描述

可以看到第一个断点并未触发，而是直接触发第二个断点。

6. 监视

在windows下我们通过监视窗口来查看一个变量的值；

而在linux的cgdb中，我们也可以通过指令来查看变量的值。

监视变量

p

p 用来查看一个变量当前的值

在这里插入图片描述

但是这样，我们在此执行代码会发现，执行过后就不在显示了；

这样我们每次查看就要去输入指令p 变量名，这样好麻烦，我们想要每一次执行过后，它都会显示出来变量的值

display用来跟踪显示变量的值。

display
在这里插入图片描述

如上图所示，我们每一次执行代码，变量的值都会显示出来。

监视函数栈帧内局部变量

如果我们不是想要查看某一个变量，而是查看当前函数内所有的局部变量？

我们就要用到info/i locals

在这里插入图片描述

可以看到func中所有的局部变量都显示出来了。

查看当前函数调用栈帧

如果我们想要查看当前的函数调用栈帧，直接使用bt/backtrace即可。

在这里插入图片描述

`cgdb`常用小技巧

1. `watch`

watch：用来监视一个变量的值是否发生变化，发生变化时会提示。

我们使用info b查看断点中也可以看到watch监视的变量。

2. `set war`

set war：在调试过程中，修改变量的值。

在这里插入图片描述

可以看到，我们在调试过程中，使用set var就可以修改一个变量的值。

3. 条件断点

添加条件断点

b 行号 if 条件

在这里插入图片描述

如上图所示，新添加的条件断点（当i==10时触发）。

在这里插入图片描述

可以看到程序在i==0时，断点触发，停止在第九行。

给已存在断点增加条件

当我们需要给已经存在的断点增加条件时，我们需要指令

condition 断点编号 条件

在这里插入图片描述

到这里本篇内容就结束了，希望对你有所帮助。

制作不易，感谢大佬的支持。

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