使用GCC与GDB对c语言程序进行调试

1. 使用 GCC 编译代码时添加调试信息

在使用 GCC 编译源代码时添加 -g 选项，这会让编译器在生成的可执行文件中包含丰富的调试信息，例如源代码行号、变量名、函数名等，帮助 GDB 建立源代码和机器代码之间的映射关系。

示例代码（test.c）

#include <stdio.h>

int add(int a, int b) {
    int result = a + b;
    return result;
}

int main() {
    int num1 = 5;
    int num2 = 10;
    int sum = add(num1, num2);
    printf("The sum is: %d\n", sum);
    return 0;
}

编译命令

gcc -g -o test test.c

❯ gcc -g -o test test.c
❯ ls
test  test.c

这里 -g 用于生成调试信息，-o test 指定生成的可执行文件名为 test，test.c 是源代码文件。

2. 启动 GDB 调试器

编译完成后，使用 gdb 命令启动调试器并加载可执行文件。

gdb test

启动 GDB 后，会显示 GDB 的版本信息和一些提示信息，进入 GDB 的命令行交互界面，提示符为 (gdb)。

还可以使用-tui参数进入图形调试界面

gdb -tui test

3. 在 GDB 中进行调试操作

3.1 设置断点

断点可以让程序在指定位置暂停执行，方便你检查程序状态。

• 在指定行号设置断点：使用 break 或 b 命令，后面跟上文件名和行号。例如，在 test.c 文件的第 4 行设置断点：

(gdb) break test.c:4

• 在函数入口设置断点：直接使用函数名。例如，在 add 函数入口设置断点：

(gdb) break add

• 条件断点：可以为断点添加条件，只有当条件满足时，程序才会在该断点处暂停。例如，在 add 函数中，当 a 等于 10 时设置断点：

(gdb) break add if a == 10

• 临时断点：使用 tbreak 命令设置的断点只生效一次，程序在该断点处暂停一次后，该断点会自动删除。例如：

(gdb) tbreak main

3.2 查看断点信息

使用 info breakpoints 或 info b 命令可以查看当前设置的所有断点信息，包括断点编号、位置、是否启用、命中次数等。

(gdb) info breakpoints

3.3 启用和禁用断点

• 禁用断点：使用 disable 命令后面跟上断点编号，可以暂时禁用指定的断点。例如，禁用断点 1：

(gdb) disable 1

• 启用断点：使用 enable 命令后面跟上断点编号，可以重新启用被禁用的断点。例如，启用断点 1：

(gdb) enable 1

3.4 删除断点

使用 delete 命令后面跟上断点编号，可以删除指定的断点。例如，删除断点 1：

(gdb) delete 1

将1,2断点删除后，3,4断点序号不变

3.5 运行程序

使用 run 或 r 命令开始运行程序，程序会在遇到断点时暂停。

(gdb) run

如果程序运行时需要传递命令行参数，可以在 run 命令后面跟上参数。例如：

(gdb) run arg1 arg2

3.6 单步执行

• 逐行执行（不进入函数内部）：使用 next 或 n 命令，每次执行一行代码，如果遇到函数调用，会将函数调用作为一行代码执行完。

(gdb) next

当前断点设置在第10行

在执行了两步n之后并没有进入add函数进行逐行调试，而是在main函数中逐行调试

• 逐行执行（进入函数内部）：使用 step 或 s 命令，当遇到函数调用时，会进入函数内部逐行执行。

(gdb) step

现在断点同样设置在第十行

在执行了两步之后进入了add函数继续执行

• 跳出当前函数：使用 finish 命令，程序会继续执行直到当前函数返回，并显示函数的返回值。

(gdb) finish

在add函数中执行finish命令跳出了add函数，进入了main函数

3.7 查看变量值

使用 print 或 p 命令查看变量的当前值。

• 查看普通变量：例如，查看变量 num1 的值：

(gdb) print num1

• 查看数组元素：假设 arr 是一个数组，查看数组的第一个元素：

(gdb) print arr[0]

• 查看指针指向的值：假设 ptr 是一个指针，查看指针指向的值：

(gdb) print *ptr

• 格式化输出：可以使用 print 命令的格式化选项来指定输出格式。例如，以十六进制格式输出变量 num1 的值：

(gdb) print/x num1

• 查看当前局部变量的值：

(gdb) info locals

3.8 查看源代码

• 显示当前行附近的源代码：使用 list 或 l 命令可以显示当前执行位置附近的源代码。默认显示 10 行，可以通过设置 listsize 变量来改变显示的行数。

(gdb) list

• 显示指定行附近的源代码：可以在 list 命令后面跟上行号。例如，显示 test.c 文件第 5 行附近的源代码：

(gdb) list test.c:5

3.9 查看调用栈

使用 backtrace 或 bt 命令查看函数调用栈，了解程序的执行流程和函数调用关系。

(gdb) backtrace

可以使用 frame 命令后面跟上栈帧编号，切换到指定的栈帧，查看该栈帧中的变量和执行位置。例如，切换到栈帧 1：

(gdb) frame 1

3.10 继续执行程序

使用 continue 或 c 命令让程序从当前断点继续执行，直到遇到下一个断点或程序结束。

(gdb) continue

3.11 查看寄存器值

使用 info registers 命令可以查看当前寄存器的值。

(gdb) info registers

3.12 退出 GDB

使用 quit 或 q 命令退出 GDB 调试器。

(gdb) quit

示例调试流程

# 编译代码并添加调试信息
gcc -g -o test test.c

# 启动 GDB 并加载可执行文件
gdb -tui test

# 在 add 函数入口设置断点
(gdb) break add

# 运行程序
(gdb) run

# 进入函数内部单步执行
(gdb) step

# 查看变量值
(gdb) print a
(gdb) print b

# 继续执行到函数返回
(gdb) finish

# 查看调用栈
(gdb) backtrace

# 退出 GDB
(gdb) quit

通过以上详细的步骤和命令，你可以使用 GCC 和 GDB 对 C 程序进行全面而深入的调试。