《GDB调试C/C++程序》一节演示了用 GDB 调试 C（或者 C++）程序的整个过程，其中对 main.exe 文件启动 GDB 调试，执行的指令为：

  1. [root@bogon demo]# gdb main.exe
  2. GNU gdb (GDB) 8.0.1
  3. Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
  4. ......
  5. (gdb)

要知道，这仅是调用 GDB 调试器最常用的一种方式，GDB 调试器还有其它的启动方式。并且，为了满足不同场景的需要，启动 GDB 调试器时还可以使用一些参数选项，从而控制它启动哪些服务或者不启动哪些服务。

调用GDB的方式

总的来说，调用 GDB 调试器的方法有 4 种。

方式1

方式1：直接使用 gdb 指令启动 GDB 调试器：

  1. [root@iZbp18vd1p2tytbwn5vgaqZ CPlusPlus]# gdb
  2. GNU gdb (GDB) Red Hat Enterprise Linux 8.2-15.el8
  3. Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
  4. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
  5. This is free software: you are free to change and redistribute it.
  6. There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.
  7. Type "show copying" and "show warranty" for details.
  8. This GDB was configured as "x86_64-redhat-linux-gnu".
  9. Type "show configuration" for configuration details.
  10. For bug reporting instructions, please see:
  11. <http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
  12. Find the GDB manual and other documentation resources online at:
  13.     <http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
  15. For help, type "help".
  16. Type "apropos word" to search for commands related to "word".
  17. (gdb)

此方式启动的 GDB 调试器，由于事先未指定要调试的具体程序，因此需启动后借助 file 或者 exec-file 命令指定（后续章节会做详细讲解）。

方式2

方式2：调试尚未执行的程序

对于具备调试信息（使用 -g 选项编译而成）的可执行文件，调用 GDB 调试器的指令格式为：

  1. gdb program

其中，program 为可执行文件的文件名，例如上节创建好的 main.exe。

方式3

方式3：调试正在执行的程序

在某些情况下，我们可能想调试一个当前已经启动的程序，但又不想重启该程序，就可以借助 GDB 调试器实现。

也就是说，GDB 可以调试正在运行的 C、C++ 程序。要知道，每个 C 或者 C++ 程序执行时，操作系统会使用 1 个（甚至多个）进程来运行它，并且为了方便管理当前系统中运行的诸多进程，每个进程都配有唯一的进程号（PID）。

如果需要使用 GDB 调试正在运行的 C、C++ 程序，需要事先找到该程序运行所对应的进程号。查找方式很简单，执行如下命令即可：

  1. pidof 文件名

比如，我们将上节创建的 main.c 源文件修改为：

  1. #include <stdio.h>
  2. int main() {
  3.     int num = 1;
  4.     while(1) {
  5.         num++;
  6.     }
  7.     return 0;
  8. }

执行 gcc main.c -o main.exe -g 编译指令，获得该源程序对应的具备调试信息的 main.exe 可执行文件，并在此基础上执行：

  1. [root@bogon demo]# ./main.exe
  2.         <--程序一直运行

显然，程序中存在死循环（5~8 行），它会一直执行。此时，借助 pidof 指令即可获取它对应的进程号：

  1. [root@bogon demo]# pidof main.exe
  2. 1830

可以看到，当前正在执行的 main.exe 对应的进程号为 1830。在此基础上，可以调用 GDB 对该程序进行调试，调用指令有以下 3 种形式：

  1. gdb attach PID            # 方式1
  2. gdb 文件名 PID              # 方式2
  3. gdb -p PID                # 方式3

其中，PID 指的就是要调取的程序对应的进程号。

以调试进程号为 1830 的程序为例，执行如下指令：

  1. [root@bogon demo]# gdb -p 1830
  2. GNU gdb (GDB) 8.0.1
  3. Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
  4. ......  <-- 省略部分输出信息
  5. 0x00005645319c613c in main () at main.c:6
  6. 6         num++;

注意，当 GDB 调试器成功连接到指定进程上时，程序执行会暂停。如上所示，程序暂停至第 6 行代码 num++ 的位置，此时可以通过断点调试、逐步运行等方式监控程序的执行过程。例如：

  1. (gdb) list          <-- 查看源码以及各行行号
  2. 1 #include<stdio.h>
  3. 2 int main()
  4. 3 {
  5. 4     int num = 1;
  6. 5     while(1){
  7. 6         num++;
  8. 7     }
  9. 8     return 0;
  10. 9 }
  11. (gdb) break 6         <--在程序第 6 行代码处打断点
  12. Breakpoint 1 at 0x5645319c6138: file main.c, line 6.
  13. (gdb) continue         <--令程序进行执行，其会在下一个断点处停止
  14. Continuing.
  16. Breakpoint 1, main () at main.c:6
  17. 6         num++;
  18. (gdb) print num        <-- 查看当前 num 的值
  19. $2 = 47100335

注意，当调试完成后，如果想令当前程序进行执行，消除调试操作对它的影响，需手动将 GDB 调试器与程序分离，分离过程分为 2 步：

  1. 执行 detach 指令，使 GDB 调试器和程序分离；
  2. 执行 quit（或 q）指令，退出 GDB 调试。

方式4

方式4：调试执行异常崩溃的程序

除了以上 3 种情况外，C 或者 C++ 程序运行过程中常常会因为各种异常或者 Bug 而崩溃，比如内存访问越界（例如数组下标越界、输出字符串时该字符串没有 \0 结束符等）、非法使用空指针等，此时就需要调试程序。

值得一提的是，在 Linux 操作系统中，当程序执行发生异常崩溃时，系统可以将发生崩溃时的内存数据、调用堆栈情况等信息自动记录下载，并存储到一个文件中，该文件通常称为 core 文件，Linux 系统所具备的这种功能又称为核心转储（core dump）。幸运的是，GDB 对 core 文件的分析和调试提供有非常强大的功能支持，当程序发生异常崩溃时，通过 GDB 调试产生的 core 文件，往往可以更快速的解决问题。

默认情况下，Linux 系统是不开启 core dump 这一功能的，读者可以借助执行ulimit -c指令来查看当前系统是否开启此功能：

  1. [root@iZbp18vd1p2tytbwn5vgaqZ CPlusPlus]# ulimit -a
  2. core file size          (blocks, -c) unlimited
  3. data seg size           (kbytes, -d) unlimited
  4. scheduling priority             (-e) 0
  5. file size               (blocks, -f) unlimited
  6. pending signals                 (-i) 6773
  7. max locked memory       (kbytes, -l) 64
  8. max memory size         (kbytes, -m) unlimited
  9. open files                      (-n) 65535
  10. pipe size            (512 bytes, -p) 8
  11. POSIX message queues     (bytes, -q) 819200
  12. real-time priority              (-r) 0
  13. stack size              (kbytes, -s) 8192
  14. cpu time               (seconds, -t) unlimited
  15. max user processes              (-u) 6773
  16. virtual memory          (kbytes, -v) unlimited
  17. file locks                      (-x) unlimited

其中，如果 core file size（core 文件大小）对应的值为 0，表示当前系统未开启 core dump 功能。这种情况下，可以通过执行如下指令改变 core 文件的大小：

  1. [root@iZbp18vd1p2tytbwn5vgaqZ CPlusPlus]# ulimit -c unlimited

其中，unlimited 表示不限制 core 文件的大小。

由此，当程序执行发生异常崩溃时，系统就可以自动生成相应的 core 文件。

举个例子，修改 main.c 源程序文件中的代码为：

  1. #include <stdio.h>
  2. int main() {
  3.     char *p = NULL;
  4.     *p = 123;
  5.     return 0;
  6. }

重新编译，即执行如下指令：

  1. [root@bogon demo]# gcc main.c -o main.exe -g
  3. [root@bogon demo]# ./main.exe
  4. Segmentation fault (core dumped)   <--发生段错误，并生成了 core 文件
  6. [root@bogon demo]# ls
  7. core  main.c  main.exe

段错误又称为访问权限冲突，指的是当前程序访问了不可访问的存储空间，比如访问的不存在的空间，又或者是受系统保护的内存空间。

观察此程序不难发现，由于 p 指针初始化为 NULL，即不指向任何存储空间，但后续却执行*p=123操作，显然是不可行的。因此，该程序执行时会发生崩溃，Linux 系统会记录必要的崩溃信息，并存储到 core 文件中。

默认情况下，core 文件的生成位置同该程序所在的目录相同。当然我们也可以指定 core 文件的生成的位置，感兴趣的读者可自行研究，这里不再介绍。

对于 core 文件的调试，其调用 GDB 调试器的指令为：

  1. [root@bogon demo]# gdb main.exe core
  2. GNU gdb (GDB) 8.0.1
  3. Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
  4. ......
  5. Reading symbols from main.exe...
  6. [New LWP 4296]
  8. warning: Unexpected size of section `.reg-xstate/4296' in core file.
  9. Core was generated by `./main.exe'.
  10. Program terminated with signal SIGSEGV, Segmentation fault.
  12. warning: Unexpected size of section `.reg-xstate/4296' in core file.
  13. #0  0x00005583b933013d in main () at main.c:5
  14. 5     *p = 123;

可以看到，程序发生崩溃的位置是在 main.c 中的第 5 行。甚至于，对于 core 文件中记录的崩溃信息，可以使用 where、print、bt 等指令查看，有关这些指令的功能和用法，由于并非本节重点，这里不再具体赘述，后续章节会做详细讲解。

GDB调试器启动可用参数

下表罗列了一些在启动 GDB 调试器时常用的指令参数，以及它们各自的功能。

参 数 功 能
-pid number -p number 调试进程 ID 为 number 的程序。
-symbols file -s file 仅从指定 file 文件中读取符号表。
-q -quiet -silent 取消启动 GDB 调试器时打印的介绍信息和版权信息
-cd directory 以 directory 作为启动 GDB 调试器的工作目录，而非当前所在目录。
—args 参数1 参数2… 向可执行文件传递执行所需要的参数。

其中有些参数，我们已经在前面的学习给大家做了具体的演示，这里不再重复赘述，读者可自行尝试使用。除此之外，启动 GDB 调试器时还有其它参数指令可以使用，感兴趣的读者可查阅 GDB 官网做系统了解。有关上表以及 GDB 调试器支持的其它指令，后续章节用到时会做详细讲解。