GDB的秘密（九）

        在上节博客中，我们学习了链接器的知识。那么本节课我们继续学习嵌入式开发中的一些常用的操作，今天我们学习的是在 GNU 开发中，必不可少的调试利器 GDB。可能搞底层的同志或多或少的听过 GDB，但是觉得它总是那么的神秘，很模糊。那么我们今天就来看看 GDB。

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        先从它的概念开始介绍，什么是 GDB 呢？它是 GNU项目中的调试器（gnu debuger），它的作用是能追踪程序的执行，也能恢复程序崩溃前的状态。那么我们为什么需要 GDB 呢？在我们日常的软件开发中，难免会写出一些难以发现的 bug，那么这些 bug 又是昙花一现，马上就结束了。我们来不及反应程序就崩溃了，因此我们找不到 bug 的来源。因此我们需要在软件开发的过程中进行调试，这也便是 gdb 的由来。

        下来我们来看看 GDB 的一些常规性应用，一般包括以下几方面：

                1、自定义程序的启动方式（指定影响程序运行的参数）；

                2、设置条件断点（在条件满足时暂停程序的执行）；

                3、回溯检查导致程序异常结束的原因（Core Dump）；

                4、动态改变程序执行流（定位问题的辅助方式）。

        那么 GDB 又是怎样进行启动的呢？它的启动方式可以大致分为两种：直接启动和动态连接。直接启动又分为三种：gdb;   gdb test.out;   gdb test.out core;  动态连接：gdb test.out pid

        下来我们来看看 GDB 应用的一个示例，如下

        介绍了它的启动方式后，我们再来看看用它如何进行断点调试。在介绍断点调试之前，我们首先来看看在 GNU 中的断点类型。它分为三种：软件断点、硬件断点、数据断点。软件断点是由非法指令异常实现的（也即是通过软件实现），硬件断点和数据断点则是由硬件特性实现（共同的特点是数量有限）。

        接下来我们来看看软件断点的相关操作：

                1、通过函数名设置断点：

                        如 a> break func_name [ if var = value ]

                            b> tbreak func_name [ if var = value ]

                2、通过文件名行号设置断点：

                        如 a> break func_name:line_num [ if var = value ]

                            b> tbreak func_name:line_num [ if var = value ]

        上面的 break 和 tbreak 两种方式的区别是，tbreak 设置的是临时断点，而 break 设置的则是永久断点。下面我们继续来看看断点操作的一些常用命令

        介绍了软件断点的相关操作之后，我们来继续介绍硬件断点的操作及应用。那么我们是在什么样的情况下才会去使用硬件断点呢？1、当代码位于只读存储器（Flash）时，只能通过硬件断点调试；2、硬件断点需要硬件支持，数量有限；3、GDB 中通过 hbreak 命令支持硬件断点；4、hbreak 与 break 的使用方式是完全一致的。

        我们先来看看数据断点：在 GDB 中支持数据断点的设置，watch 命令用于监视变量是否被改变（其本质也为硬件断点）。watch 命令的用法：watch var_name，在 GDB 中可以检查任意内存区域中的数据。命令语法：x /Nuf experssion ，其中 N 是需要打印的单元数，u 指的是每个单元的大小，f 指的是数据打印的格式。我们来看看 x 命令中参数 u 对应的单位，如下所示

        接下来我们来看看 GDB 中的打印格式，如下图所示

        在这块我们可以利用这个特性用来判断系统大小端，示例代码如下

        如果是上面的那种情况，那么此系统就是小端；反之则是大端。接下来看看函数调用栈的查看（backtrace 和 frame）。

        backtrace 是用来查看函数调用的顺序（函数调用栈的信息）；frame N 则是切换到栈编号为 N 的上下文中；info frame 是用来查看当前函数站调用的栈帧信息的。栈帧信息就是我们之前在 C 语言中讲到的函数活动记录，如下

        我们再来深入的看看 info 命令，如下

        那么在调试中还有一些小技巧，比如在断点处自动打印：display /f expression，相应的去除打印就是：undisplay；查看程序中的符号：whatis，ptype；GDB 中的代码查看：list，set listsize N；GDB 中的 shell 操作：shell。看看断点出自动打印的示例，如下

        符号查看的示例如下

        通过今天对 GDB 的学习，总结如下：1、GDB 支持数据断点的设置（一种类型的硬件断点）；2、watch 用于监视变量是否被改变，x 用于查看内存中的数据；3、GDB 支持函数调用栈的查看（backtrace，info frames）；4、GDB  支持运行时对程序中的符号进行查看（whatis，ptype）。