GDB 调试全方位指南：从入门到精通

在程序开发中，调试是定位和解决问题的核心环节。GDB (GNU Debugger) 作为一款功能强大的命令行调试器，是Linux环境下C/C++开发者的必备利器。本文将系统讲解GDB的使用方法，涵盖基础操作到高级技巧，助你高效排错。

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一、基础准备：编译与启动

1. 程序发布模式与调试信息

• Debug模式： 编译器保留完整调试信息（符号表、行号等），便于调试。程序体积较大，运行效率稍低。
• Release模式： 编译器进行深度优化，去除调试信息，生成体积小、运行快的程序，不适合直接调试。

关键点： 要使用GDB调试，编译时必须显式添加 -g 选项，生成包含调试信息的可执行文件。

gcc -g test.c -o test  # 编译包含调试信息的可执行程序 'test'
g++ -g myapp.cpp -o myapp # C++ 同理

2. 启动与退出 GDB

• 启动： gdb <可执行文件名>

  gdb test  # 调试名为 'test' 的程序
  

• 退出：
  • 输入命令：quit 或 q
  • 快捷键：Ctrl + D

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二、核心调试命令详解

1. 查看源代码 (list / l)

• l [行号]： 从指定行号开始显示源代码（默认显示当前上下文10行）。
  • l 15： 显示第15行附近的代码。
  • 连续输入 l 或按 Enter 键继续向下显示。
• l [函数名]： 显示指定函数的源代码。
  • l main： 显示 main 函数的代码。

2. 运行控制

命令	缩写	作用
run	r	开始/重新开始运行程序。遇到断点暂停，无断点则运行到结束。
next	n	单步执行（不进入函数）。执行下一行代码，将函数调用当作一步执行完。
step	s	单步进入。执行下一行代码，进入被调用函数的内部。
continue	c	继续运行。从当前暂停处继续执行，直到遇到下一个断点或程序结束。
finish	fin	执行完当前函数。运行到当前函数返回，并暂停在调用该函数的位置。
until [行号]	u	运行到指定行。用于跳过循环或快速到达代码中的特定位置。

3. 断点管理 (break / b)

• 设置断点：
  • b [行号]： 在指定行设置断点。b 20
  • b [函数名]： 在函数入口处设置断点。b calculate
• 查看断点： info breakpoints (i b)
• 删除断点：
  • delete [断点编号] (d [编号])： 删除指定编号断点。d 2
  • delete (d)： 删除所有断点。
• 禁用/启用断点：
  • disable [断点编号]： 禁用断点（断点存在但无效）。
  • enable [断点编号]： 启用被禁用的断点。

4. 变量操作

• 查看值： print [变量名] (p [变量名])
  • p sum： 打印变量 sum 的当前值。
  • p &sum： 打印变量 sum 的地址。
  • p *ptr： 打印指针 ptr 指向的值。
• 修改值： set var [变量名]=[值]
  • set var count=0： 将变量 count 设置为 0。
• 自动显示：
  • display [变量名]： 每次程序暂停时自动显示该变量的值。
  • info display： 查看当前设置的所有自动显示项及其编号。
  • undisplay [编号]： 取消指定编号的自动显示。

5. 其他常用命令

• backtrace (bt)： 查看调用栈。显示当前执行位置及其调用路径（栈帧），极其重要！
• frame [栈帧编号] (f [编号])： 切换栈帧。配合 bt 使用，查看不同函数调用层的上下文。
• info locals (i locals)： 查看当前栈帧的局部变量。
• info args (i args)： 查看当前函数的参数值。

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三、高级调试技巧

1. 多线程调试

• info threads (i threads)： 列出所有线程，显示线程ID、状态和当前执行位置。
• thread [线程ID] (t [ID])： 切换到指定线程进行调试。t 3
• thread apply [线程ID] [命令]： 对指定线程执行命令。
  • thread apply 3 bt： 查看线程3的调用栈。
• thread apply all [命令]： 对所有线程执行命令。
  • thread apply all bt： 查看所有线程的调用栈（非常有用！）。
• 线程调度锁：
  • set scheduler-locking on： 锁定当前线程。只有当前调试的线程会执行，其他线程暂停，避免干扰。
  • set scheduler-locking off： 解除锁定（默认状态）。所有线程正常调度执行。
  • set scheduler-locking step： 仅在单步执行（n, s）时锁定当前线程，run/continue时其他线程可运行。

2. 调试核心转储 (Core Dump)

核心转储记录了程序崩溃瞬间的内存状态，是事后调试的关键。

1. 启用核心转储生成：

   ulimit -c unlimited  # 在当前Shell会话中设置核心转储文件大小无限制
   

   • 提示： 有时需要配置系统参数（如 /proc/sys/kernel/core_pattern）来指定核心文件路径和命名规则。
2. 程序崩溃后，通常会在当前目录或指定位置生成名为 core 或 core.[pid] 的文件。
3. 使用GDB加载核心文件：

   gdb <可执行文件名> <核心文件名>
   

   gdb myapp core.12345  # 调试 'myapp' 程序，加载核心文件 'core.12345'
   

4. 加载后，立即查看崩溃点：
   • bt： 查看崩溃时的完整调用栈，定位问题函数和行号。
   • f [栈帧编号]： 切换到相关栈帧。
   • p [变量] / i locals： 检查崩溃点的变量状态。

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四、总结与最佳实践

GDB 是程序调试的瑞士军刀，熟练掌握它能极大提升排错效率。关键点在于：

1. 编译加 -g： 调试的基石，没有调试信息寸步难行。
2. 善用断点 (b) 与运行控制 (r, n, s, c): 控制程序执行流程。
3. 洞察变量状态 (p, display, info locals): 理解程序内部数据变化。
4. 利用调用栈 (bt, f): 理清代码执行路径，快速定位问题源头。
5. 掌握高级技巧：
   • 多线程调试 (info threads, thread, scheduler-locking) 解决并发问题。
   • 核心转储调试 (gdb <exe> <core>, bt) 用于事后分析崩溃原因。
6. 勤加练习： 结合真实项目中的Bug进行调试是掌握GDB的最佳途径。

小贴士：

• 使用 .gdbinit 文件可以定制 GDB 启动行为（如预加载命令、设置别名）。
• GDB 支持命令补全（按 Tab 键）和历史命令（上下箭头键）。
• 探索 help [命令] 获取命令的详细帮助信息。

通过系统学习和实践这些技巧，你将能够更加自信和高效地使用 GDB 征服程序中的各种疑难杂症，显著提升开发质量和效率！