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【Linux】GDB/CGDB 调试器学习笔记

news 2025/7/12 6:44:39

GDB/CGDB 调试器学习笔记

🚀 前言

GDB 是 GNU 项目下功能强大的命令行调试器，适用于 C/C++ 等多种语言。CGDB 则是在 GDB 之上构建的轻量级 curses 界面，适合喜欢终端操作且习惯 vi 风格的人。

一、GDB 入门篇

1. 编译时带调试信息

gcc -g -O0 -Wall -o myprog myprog.c

其中：

  • -g：生成调试信息；
  • -O0：关闭优化，调试体验更准确 ([Red Hat Developers][1])。

2. 启动 GDB

最基本的启动方式：

gdb myprog
(gdb) run

也可以附加参数：

gdb --args myprog arg1 arg2

。

3. 常用命令

命令作用
help / apropos查看命令帮助
break LOCATION (b)设置断点
run (r)运行程序
next (n)单步，不进入函数
step (s)单步，进入函数
continue (c)继续运行到下一个断点
print VAR (p)打印变量值
info locals/args/breakpoints查看本地变量、参数、断点信息
watch VAR监视变量读写 ([TechBeamers][2], [Stanford University][3])
  • list (l): 显示当前源代码附近几行 ([Stanford University][3])。
  • p arr@count: 打印数组或指针连续元素 ([Stanford University][3])。

4. 多线程 & 回溯调试

  • 调试多线程：使用 info threads 查看线程；结合 watch 可观察线程变量读写 。
  • 可逆调试（reverse debugging）：支持 reverse-continue (rc)、reverse-step (rs) 等命令，回溯执行路径 ([Stack Overflow][4])。

二、CGDB：GDB 的终端 GUI 增强

1. CGDB 简介

CGDB 是基于 curses 的终端调试界面，提供源代码与 GDB 窗口的分屏显示，键盘操作类似 vi ([cgdb.github.io][5])。

2. 安装方法

一般用源码编译：

./configure
make
sudo make install

依赖 ncurses 与 readline ([heather.cs.ucdavis.edu][6])。

3. 快速入门操作

  • 启动：cgdb myprog

  • 窗口之间切换：

    • 源码窗：按 Esc；
    • GDB 窗：按 i ([cgdb.github.io][5], [Siddharth’s Blog][7])。

  • 设置断点：源码窗中移动光标，按 space。

  • 调整源码窗大小：用 - 或 =。

  • 常用 GDB 命令：在 GDB 窗中使用 b, n, s, c, bt, info threads 等 ([cseweb.ucsd.edu][8], [Android blog][9])。

4. 为什么使用 CGDB？

  • 比 GDB 的 TUI 模式更稳定、有颜色显示 ([heather.cs.ucdavis.edu][6])。
  • 操作流畅、界面简洁，适合 SSH 终端环境。
  • 支持正则搜索、语法高亮、滚动命令历史、Tab 补全等 ([cgdb.github.io][5])。

三、高级技巧与定制篇

1. .gdbinit 与自动加载

  • 启用历史记录：

    set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history

  • 支持自动加载本地文件：

    add-auto-load-safe-path .

    。

  • 项目级 .gdbinit：通过 gdb -x project.gdbinit 加载，方便团队共享 ([Interrupt][10])。

2. 条件断点、命令、watchpoint

  • 条件断点：

    break foo if count > 100

  • 在断点上附加命令：

    break foo
commandsprint xcontinue
end

  • 动态监视变量读写：watch var、watch -l var ([Reddit][11])。

3. Python 脚本 & 自定义宏

  • 使用 GDB Python API，编写自定义命令和输出美化功能 ([Reddit][12])。
  • 示例：定义函数 my_function 自动打印 $arg0，能在断点时执行一系列操作 ([Medium][13])。

4. Pretty Printers & 插件

  • 利用 pretty-printer 美化 STL、protobuf 等复杂结构 。
  • 安装插件如 GEF、pwndbg 来扩展内存剖析、反汇编能力 。

5. 核心转储 & 远程调试

  • 使用 gdb myprog --core core.1234 查看崩溃现场 ([Red Hat Developers][1])。
  • 使用 gdbserver + target remote 实现远端目标调试。

6. 脚本化 & 批处理

  • 启动时预设命令：

    gdb -ex "break main" -ex run myprog

  • 使用 -batch 模式运行脚本并自动退出，适用于 CI 环境 。

四、延伸

以下是关于 Red Hat 系列 GDB 教程 及 Interrupt（由 Memfault 发布）的进阶技巧与 .gdbinit 配置 的详细介绍。

4.1 Red Hat 系列 GDB 教程

Red Hat 提供了一套结构清晰、由浅入深的 GDB 教学系列，适合从入门到进阶的用户。

1. 初学者指南 ▶ “Getting started with the debugger”（第一篇）

  • 作者：Keith Seitz，发表于 2021 年4月 30日。

  • 涵盖 GDB 的基础使用流程，包括：

    • 使用 gcc -g3 -O0 编译以生成完整调试信息；
    • 通过 help、apropos 探索 GDB 命令；
    • 帮助新用户移除命令分页、打开历史记录等设置 ([Red Hat Developers][1], [Stanford University][2])。
2. Printf 样式调试 ▶ “Printf‑style debugging using GDB, Part 3”

  • 作者：Kevin Buettner，发表于 2021 年12月 9日。

  • 展示如何使用断点触发函数调用，例如：

    • 设置 break insert；
    • 使用 GDB 命令在每次断点触发时自动调用程序内部的打印函数，实现“打印式”调试 ([Red Hat Developers][3])。
3. 逆向执行与时间旅行 ▶ “Using GDB to time travel” 和 “Advanced time manipulation with GDB”
  • 最新一篇发表于 2025 年6月 4日，由 Guinevere Larsen 撰写。
  • 展示 GDB 的逆向调试功能 —— 如 record stop、reverse-continue 等命令。
  • 介绍使用“时间循环”调试随机行为程序（例如游戏中的 hit/miss 逻辑） ([Red Hat Developers][4])。

总结：Red Hat 教程覆盖了从编译、断点与打印调试、命令自动化，再到逆向调试的完整流程，非常适合构建扎实调试能力。

4.2 Interrupt：Memfault 的进阶 GDB 使用技巧 & .gdbinit

由 Memfault 发布的文章“Advanced GDB Usage”深入提升调试效率，提供大量技巧和 .gdbinit 配置建议 ([Interrupt][5])。

核心亮点包括：
1. apropos 搜索命令

通过：

(gdb) apropos regex

快速查找相关命令，尤其适用于超过1500条 GDB 指令环境 。

2. 启用命令历史记录

在 .gdbinit 中加入：

set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history

支持 Ctrl+R 进行交互式命令搜索 ([Interrupt][5])。

3. 项目级 .gdbinit 自动加载

建议为团队创建统一的 .gdbinit，并通过脚本或 CLI 工具加载：

gdb -ix project.gdbinit myprog

便于共享宏、插件、加载配置 ([Interrupt][5])。

4. 源码路径映射

在代码路径不一致时，使用：

set substitute-path <orig> <local>
directory /local/src/…

确保调试器能正确定位源代码 。

5. 条件断点与 watchpoint

  • 条件断点示例：

    break foo if count > 100

  • watchpoint 示例：

    watch var
watch -l var

可指定变量被 “读/写” 时触发 ([Stack Overflow][6])。

6. Pretty‑printers 与 Python 脚本
  • 自定义打印复杂结构（如 STL、protobuf）；
  • 使用 Python API 编写命令或自动化脚本。
7. 多线程调试 & Backtrace for All Threads

使用 thread apply all backtrace 展示所有线程堆栈；适合 RTOS / 嵌入式环境调试 ([Medium][7], [Interrupt][8])。

8. 插件支持

推荐使用 GEF、pwndbg 等插件增强 GDB，包括内存剖析、汇编视图等功能。

4.3 .gdbinit 示例模板

# 启用历史记录
set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history# 禁用分页
set pagination off# 自动加载本地 init 文件
add-auto-load-safe-path .# 源码路径映射
set substitute-path /build/dir /home/dev/project
directory /home/dev/project/src# 常用断点宏
define bpfuncbreak $arg0commandssilentbacktracecontinueend
end# Condition breakpoint 示例
# break process_data if data_size > 1024# Watchpoint 示例
# watch -l config# 加载 pretty‑printer 和插件
# source ~/gef/gef.py
# source ~/pwndbg/gdbinit.py

可以将此内容保存为 ~/.gdbinit（或项目下的 project.gdbinit），并通过 gdb -ix project.gdbinit 加载。

4.4 小结

资源内容重点
Red Hat GDB 教程从基础编译、printf 风格调试到逆向调试，内容循序渐进。
Interrupt (Memfault)高效调试实用技巧：命令历史、源码映射、watchpoint、Python 自动化、插件支持等全面覆盖。

推荐做法：

  1. 先阅读 Red Hat 系列建立基础；
  2. 再应用 Interrupt 的 .gdbinit 和高级操作；
  3. 最后通过 Python 脚本 + 插件（如 GEF/pwndbg）定制调试工具链。

5 参考资料

[1]: https://developers.redhat.com/articles/the-gdb-developers-gnu-debugger-tutorial-part-1-getting-started-with-the-debugger?utm_source=chatgpt.com "Get Started with our GNU Debugger Tutorial - Red Hat Developer"
[2]: https://web.stanford.edu/class/archive/cs/cs107/cs107.1194/resources/gdb?utm_source=chatgpt.com "CS107 GDB and Debugging"
[3]: https://developers.redhat.com/articles/2021/12/09/printf-style-debugging-using-gdb-part-3?utm_source=chatgpt.com "Printf-style debugging using GDB, Part 3 - Red Hat Developer"
[4]: https://developers.redhat.com/articles/2025/06/04/advanced-time-manipulation-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced time manipulation with GDB - Red Hat Developer"
[5]: https://interrupt.memfault.com/blog/advanced-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage - Interrupt - Memfault"
[6]: https://stackoverflow.com/questions/71966464/gdbs-gdbinit-issues-annoying-feedback-when-focus-cmd-is-used?utm_source=chatgpt.com "GDB's .gdbinit issues annoying feedback when \"focus cmd\" is used"
[7]: https://olof-astrand.medium.com/advanced-debugging-with-gdb-reverse-execution-pretty-printer-and-asan-b27ef335d036?utm_source=chatgpt.com "Advanced debugging with gdb (Reverse execution , Pretty-Printer ..."
[8]: https://community.memfault.com/t/advanced-gdb-usage-interrupt/284?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage | Interrupt - Blog"[1]: https://developers.redhat.com/articles/the-gdb-developers-gnu-debugger-tutorial-part-1-getting-started-with-the-debugger?utm_source=chatgpt.com "Get Started with our GNU Debugger Tutorial - Red Hat Developer"
[2]: https://techbeamers.com/how-to-use-gdb-top-debugging-tips/?utm_source=chatgpt.com "GDB Tutorial: Essential GDB Tips to Learn Debugging - TechBeamers"
[3]: https://web.stanford.edu/class/archive/cs/cs107/cs107.1258/resources/gdb.html?utm_source=chatgpt.com "CS107 GDB and Debugging - Stanford University"
[4]: https://stackoverflow.com/questions/1471226/most-tricky-useful-commands-for-gdb-debugger?utm_source=chatgpt.com "Most tricky/useful commands for gdb debugger - Stack Overflow"
[5]: https://cgdb.github.io/docs/cgdb.html?utm_source=chatgpt.com "CGDB Manual 0.8.0"
[6]: https://heather.cs.ucdavis.edu/~matloff/cgdb.html?utm_source=chatgpt.com "A Quick-Start Tutorial on the CGDB Debugging Interface"
[7]: https://r3x.github.io/posts/gdb_advanced/?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Debugging - Siddharth Muralee"
[8]: https://cseweb.ucsd.edu/classes/fa09/cse141/tutorial_gcc_gdb.html?utm_source=chatgpt.com "Tutorial of gcc and gdb - UCSD CSE"
[9]: https://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-cgdb-with-ndk-debug-and-cgdb-tutorial/?utm_source=chatgpt.com "Using cgdb with ndk-debug (and cgdb tutorial) - Android blog"
[10]: https://interrupt.memfault.com/blog/advanced-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage - Interrupt - Memfault"
[11]: https://www.reddit.com/r/C_Programming/comments/13tyt0z/a_quick_intro_to_gdb/?utm_source=chatgpt.com "A quick intro to gdb. : r/C_Programming - Reddit"
[12]: https://www.reddit.com/r/cpp/comments/iw3h9w/protips_for_gdb/?utm_source=chatgpt.com "Protips for GDB? : r/cpp - Reddit"
[13]: https://altmannmarcelo.medium.com/gdb-advanced-techniques-expanding-gdb-functionality-with-custom-function-execution-ccf50894f61b?utm_source=chatgpt.com "GDB Advanced Techniques: Expanding GDB Functionality with ..."
http://www.lryc.cn/news/584880.html

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