GDB 的秘密（九）

        在上節博客中，我們學習了鏈接器的知識。那么本節課我們繼續學習嵌入式開發中的一些常用的操作，今天我們學習的是在 GNU 開發中，必不可少的調試利器 GDB。可能搞底層的同志或多或少的聽過 GDB，但是覺得它總是那么的神秘，很模糊。那么我們今天就來看看 GDB。

        先從它的概念開始介紹，什么是 GDB 呢？它是 GNU項目中的調試器（gnu debuger），它的作用是能追蹤程序的執行，也能恢復程序崩潰前的狀態。那么我們為什么需要 GDB 呢？在我們日常的軟件開發中，難免會寫出一些難以發現的 bug，那么這些 bug 又是曇花一現，馬上就結束了。我們來不及反應程序就崩潰了，因此我們找不到 bug 的來源。因此我們需要在軟件開發的過程中進行調試，這也便是 gdb 的由來。

        下來我們來看看 GDB 的一些常規性應用，一般包括以下幾方面：

                1、自定義程序的啟動方式（指定影響程序運行的參數）；

                2、設置條件斷點（在條件滿足時暫停程序的執行）；

                3、回溯檢查導致程序異常結束的原因（Core Dump）；

                4、動態改變程序執行流（定位問題的輔助方式）。

        那么 GDB 又是怎樣進行啟動的呢？它的啟動方式可以大致分為兩種：直接啟動和動態連接。直接啟動又分為三種：gdb;   gdb test.out;   gdb test.out core;  動態連接：gdb test.out pid

        下來我們來看看 GDB 應用的一個示例，如下

        介紹了它的啟動方式后，我們再來看看用它如何進行斷點調試。在介紹斷點調試之前，我們首先來看看在 GNU 中的斷點類型。它分為三種：軟件斷點、硬件斷點、數據斷點。軟件斷點是由非法指令異常實現的（也即是通過軟件實現），硬件斷點和數據斷點則是由硬件特性實現（共同的特點是數量有限）。

        接下來我們來看看軟件斷點的相關操作：

                1、通過函數名設置斷點：

                        如 a> break func_name [ if var = value ]

                            b> tbreak func_name [ if var = value ]

                2、通過文件名行號設置斷點：

                        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 兩種方式的區別是，tbreak 設置的是臨時斷點，而 break 設置的則是永久斷點。下面我們繼續來看看斷點操作的一些常用命令

        介紹了軟件斷點的相關操作之后，我們來繼續介紹硬件斷點的操作及應用。那么我們是在什么樣的情況下才會去使用硬件斷點呢？1、當代碼位于只讀存儲器（Flash）時，只能通過硬件斷點調試；2、硬件斷點需要硬件支持，數量有限；3、GDB 中通過 hbreak 命令支持硬件斷點；4、hbreak 與 break 的使用方式是完全一致的。

        我們先來看看數據斷點：在 GDB 中支持數據斷點的設置，watch 命令用于監視變量是否被改變（其本質也為硬件斷點）。watch 命令的用法：watch var_name，在 GDB 中可以檢查任意內存區域中的數據。命令語法：x /Nuf experssion ，其中 N 是需要打印的單元數，u 指的是每個單元的大小，f 指的是數據打印的格式。我們來看看 x 命令中參數 u 對應的單位，如下所示

        接下來我們來看看 GDB 中的打印格式，如下圖所示

        在這塊我們可以利用這個特性用來判斷系統大小端，示例代碼如下

        如果是上面的那種情況，那么此系統就是小端；反之則是大端。接下來看看函數調用棧的查看（backtrace 和 frame）。

        backtrace 是用來查看函數調用的順序（函數調用棧的信息）；frame N 則是切換到棧編號為 N 的上下文中；info frame 是用來查看當前函數站調用的棧幀信息的。棧幀信息就是我們之前在 C 語言中講到的函數活動記錄，如下

        我們再來深入的看看 info 命令，如下

        那么在調試中還有一些小技巧，比如在斷點處自動打印：display /f expression，相應的去除打印就是：undisplay；查看程序中的符號：whatis，ptype；GDB 中的代碼查看：list，set listsize N；GDB 中的 shell 操作：shell。看看斷點出自動打印的示例，如下

        符號查看的示例如下

        通過今天對 GDB 的學習，總結如下：1、GDB 支持數據斷點的設置（一種類型的硬件斷點）；2、watch 用于監視變量是否被改變，x 用于查看內存中的數據；3、GDB 支持函數調用棧的查看（backtrace，info frames）；4、GDB  支持運行時對程序中的符號進行查看（whatis，ptype）。