GDB

GDB#

1. 环境配置#

1.1 权限与目录设置#

# 创建 core 文件存储目录
mkdir -p /cache
chmod 777 /cache

# 允许 setuid 程序生成 core dump
echo 1 > /proc/sys/fs/suid_dumpable

# 临时禁用 SELinux 限制
setenforce 0

1.2 启用 Core Dump 功能#

# 检查当前限制设置
ulimit -a

# 临时启用 core dump
ulimit -c unlimited

# 永久启用（添加到 shell 配置）
echo "ulimit -c unlimited" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

1.3 配置 Core 文件路径#

# 查看当前 core 文件路径
cat /proc/sys/kernel/core_pattern

# 设置自定义路径和命名格式
echo "/cache/core.%e.%p.%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern

# 永久生效配置
echo "kernel.core_pattern=/cache/core.%e.%p.%t" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p

# 命名格式说明：

# %% - 转义 % 字符    %p - 进程 ID          %u - 用户 ID
# %g - 组 ID          %s - 触发信号         %t - 时间戳（秒）
# %h - 主机名         %e - 可执行文件名

2. 核心概念解析#

2.1 Segmentation Fault（段错误）#

触发条件：程序试图访问未被授权的内存区域
信号：SIGSEGV (11)

$ kill -l

#  1) SIGHUP       2) SIGINT       3) SIGQUIT      4) SIGILL       5) SIGTRAP
#  6) SIGABRT      7) SIGBUS       8) SIGFPE       9) SIGKILL     10) SIGUSR1
# 11) SIGSEGV     12) SIGUSR2     13) SIGPIPE     14) SIGALRM     15) SIGTERM
# 16) SIGSTKFLT   17) SIGCHLD     18) SIGCONT     19) SIGSTOP     20) SIGTSTP
# 21) SIGTTIN     22) SIGTTOU     23) SIGURG      24) SIGXCPU     25) SIGXFSZ
# 26) SIGVTALRM   27) SIGPROF     28) SIGWINCH    29) SIGIO       30) SIGPWR
# 31) SIGSYS      34) SIGRTMIN    35) SIGRTMIN+1  36) SIGRTMIN+2  37) SIGRTMIN+3
# 38) SIGRTMIN+4  39) SIGRTMIN+5  40) SIGRTMIN+6  41) SIGRTMIN+7  42) SIGRTMIN+8
# 43) SIGRTMIN+9  44) SIGRTMIN+10 45) SIGRTMIN+11 46) SIGRTMIN+12 47) SIGRTMIN+13
# 48) SIGRTMIN+14 49) SIGRTMIN+15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12
# 53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9  56) SIGRTMAX-8  57) SIGRTMAX-7
# 58) SIGRTMAX-6  59) SIGRTMAX-5  60) SIGRTMAX-4  61) SIGRTMAX-3  62) SIGRTMAX-2
# 63) SIGRTMAX-1  64) SIGRTMAX

2.2 Core Dump（核心转储）#

作用：程序异常终止时的内存快照
内容：崩溃时的完整状态（内存、寄存器、堆栈等）
用途：事后分析程序崩溃原因

2.3 常见段错误原因#

类别	具体问题
内存访问错误	缓冲区溢出、空指针解引用、野指针访问
内存管理问题	重复释放、内存泄漏、访问越界、new/delete 不匹配
多线程问题	线程不安全、竞态条件、死锁、未保护的共享数据
系统资源问题	栈溢出、内存碎片、文件描述符耗尽

3. Core 文件分析实战#

# 加载 core 文件进行分析
gdb -c core.gpsd.7729.1764050460 --args /usr/bin/gpsd -n /dev/ttyS3

# 基本分析流程
(gdb) bt                    # 查看调用栈
(gdb) info registers        # 检查寄存器状态
(gdb) thread apply all bt   # 查看所有线程堆栈
(gdb) info proc mappings    # 查看内存映射
(gdb) info sharedlibrary    # 检查加载的共享库

4. 断点与执行控制#

4.1 断点设置命令#

命令	描述	示例
`break <function>`	函数断点	`break main`
`break <file:line>`	文件行断点	`break main.c:10`
`break *<address>`	内存地址断点	`break *0x4005a0`
`tbreak`	临时断点	`tbreak main.c:15`
`rbreak <regex>`	正则表达式断点	`rbreak ^print_`
`info break`	查看所有断点	`info break`
`delete <n>`	删除指定断点	`delete 1`

4.2 执行控制命令#

命令	描述	示例
`run <args>`	启动程序	`run arg1 arg2`
`start`	启动并在 main 暂停	`start`
`continue`	继续执行	`continue`
`step`	单步进入函数	`step`
`next`	单步跳过函数	`next`
`finish`	执行到函数返回	`finish`
`until <loc>`	运行到指定位置	`until main.c:20`

5. 调用栈与上下文分析#

命令	描述	示例
`backtrace`	打印调用栈	`backtrace`
`backtrace full`	带局部变量的调用栈	`bt full`
`frame <n>`	切换栈帧	`frame 2`
`info frame`	当前帧详细信息	`info frame`
`info args`	查看函数参数	`info args`
`info locals`	查看局部变量	`info locals`

6. 寄存器深度分析#

6.1 关键寄存器说明#

PC (Program Counter) - 下一条指令地址
SP (Stack Pointer) - 当前栈顶位置
FP (Frame Pointer) - 当前栈帧基址
通用寄存器 - 函数参数、临时变量存储

6.2 寄存器分析技巧#

# 分析程序执行流
(gdb) info registers pc
(gdb) x/i $pc                    # 查看当前指令
(gdb) disas $pc-0x20, $pc+0x20   # 反汇编周边代码

# 检查栈状态
(gdb) info registers sp
(gdb) x/20xa $sp                 # 查看栈内存
(gdb) bt                         # 验证栈回溯

# 通用寄存器分析
(gdb) info registers
(gdb) x/x $rax                   # 检查指针有效性

6.3 常见错误模式识别#

空指针访问

(gdb) p/x $rax
$1 = 0x0
(gdb) x/x $rax
Cannot access memory at address 0x0

野指针访问

(gdb) p/x $rbx
$2 = 0x12345678
(gdb) x/x $rbx
Cannot access memory at address 0x12345678

7. 变量与内存检查#

7.1 变量查看命令#

命令	描述	示例
`print <expr>`	打印表达式	`print x`
`print/x <expr>`	十六进制格式	`print/x &x`
`x/<fmt> <addr>`	检查内存	`x/4wx 0x7fffffffe000`
`watch <expr>`	写观察点	`watch *0x12345678`
`display <expr>`	自动显示	`display x`
`ptype <type>`	查看类型定义	`ptype struct_name`

7.2 内存检查格式详解#

# 基本语法：x/[数量][格式][单位] <地址>

# 格式字符：
# x - 十六进制   d - 十进制   u - 无符号十进制
# o - 八进制     t - 二进制   a - 地址
# c - 字符       s - 字符串   i - 指令

# 单位字符：
# b - 字节       h - 半字(2字节)
# w - 字(4字节)  g - 双字(8字节)

# 实用示例：
x/10xb buffer    # 16进制显示10字节
x/5i $pc         # 显示5条指令
x/20s string_ptr # 显示20个字符串

8. 多线程调试#

命令	描述	示例
`info threads`	查看所有线程	`info threads`
`thread <n>`	切换线程	`thread 2`
`thread apply all <cmd>`	所有线程执行命令	`thread apply all bt`
`set scheduler-locking on`	锁定其他线程	`set scheduler-locking on`
`info locks`	检查锁状态	`info locks`

9. TUI 图形模式#

命令	描述	快捷键
`tui enable`	启用 TUI 模式
`layout src`	源代码视图
`layout asm`	汇编视图
`layout split`	混合视图
`layout reg`	寄存器视图
`focus cmd/src`	切换焦点
`refresh`	刷新显示
`tui disable`	退出 TUI	`Ctrl+x+a`

10. 实战调试案例#

10.1 空指针解引用#

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int* ptr = NULL;      // 空指针
    printf("%d\n", *ptr); // 解引用导致段错误
    return 0;
}

调试分析：

(gdb) bt
#0  0x000000000040053d in main () at segfault.c:4
(gdb) info registers
rax     0x0      0      # 空指针值
rip     0x40053d 0x40053d <main+13>  # 崩溃位置

10.2 栈溢出问题#

#include <stdio.h>

void recursive_function(int depth) {
    char buffer[1024]; // 每次递归消耗栈空间
    printf("Depth: %d\n", depth);
    recursive_function(depth + 1); // 无限递归导致栈溢出
}

int main() {
    recursive_function(1);
    return 0;
}

11. 高级调试技巧#

11.1 实用命令汇总#

命令	描述	示例
`shell <cmd>`	执行 shell 命令	`shell ls -la`
`set logging on`	开启日志记录	`set logging on`
`info proc`	进程信息	`info proc`
`handle <sig> <action>`	信号处理	`handle SIGSEGV stop`
`generate-core-file`	生成 core 文件	`generate-core-file`

11.2 优化代码调试#

# 提升优化代码的可调试性
set print static-members on
set print vtbl on
set print asm-demangle on

# 处理内联函数
set print inline on
info address function_name

11.3 进程监控#

# 查看进程线程信息
ps -T | grep gpsd

# 系统调用跟踪
strace -e trace=all -p <PID>

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Contents

GDB#

1. 环境配置#

1.1 权限与目录设置#

1.2 启用 Core Dump 功能#

1.3 配置 Core 文件路径#

2. 核心概念解析#

2.1 Segmentation Fault（段错误）#

2.2 Core Dump（核心转储）#

2.3 常见段错误原因#

3. Core 文件分析实战#

4. 断点与执行控制#

4.1 断点设置命令#

4.2 执行控制命令#

5. 调用栈与上下文分析#

6. 寄存器深度分析#

6.1 关键寄存器说明#

6.2 寄存器分析技巧#

6.3 常见错误模式识别#

7. 变量与内存检查#

7.1 变量查看命令#

7.2 内存检查格式详解#

8. 多线程调试#

9. TUI 图形模式#

10. 实战调试案例#

10.1 空指针解引用#

10.2 栈溢出问题#

11. 高级调试技巧#

11.1 实用命令汇总#

11.2 优化代码调试#

11.3 进程监控#