Linux应用调试 ：使用gdb和gdbserver进行远程调试

一.引言

　　在日常程序开发中不免遇到类似空指针操作导致程序崩溃的问题，所以需要一定的手段去定位bug，而断点调试是普遍使用的技巧，比如Windows中用VC++的debug模式进单步运行、断点调试等，而且是图形化操作界面很友好，但在Linux系统中使用的是没有图形界面的调试工具-GDB（听说eclipse支持GUI调试，暂未尝试），所以需要通过指令进行操作，下面逐步介绍gdb调试环境的搭建和使用方法。

二.gdb调试环境搭建

（1）下载gdb工具源码：http://www.gnu.org/software/gdb/download/

选择下载最新版本：

注：由于个人本地arm-linux-gcc版本较低（4.4.3）不支持 C++11，后面下载编译的是 gdb-7.12

（2）解压

　　　解压tar.gz文件：tar -zxvf xxx.tar.gz

　　　解压tar.xz文件：先 xz -d xxx.tar.xz 将 xxx.tar.xz解压成 xxx.tar 然后，再用 tar xvf xxx.tar来解包。

（3）编译安装

--------①编译gdb(在Linux主机上运行的工具)

　　　　./configure --target=arm-linux   //配置要调试的目标为arm-Linux开发板（前提已经配置了arm-linux-gcc交叉编译环境）
　　　　make
　　　　make install //默认安装路径可以在Makefile中看到：prefix = /usr/local

　　也可以指定安装目录，比如 ： make install prefix=$PWD/tmp

　　环境变量添加该路径 或 复制arm-linux-gdb到/bin目录下后便可作为系统工具使用。

错误1：

location.c:527:19: error: ISO C++ forbids comparison between pointer and integer [-fpermissive]
       || *argp == '\0'

解决方法：  || *argp == '\0'  修改为  || *argp == NULL

 

错误2：

make[]: 进入目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/gdb/doc”
/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/missing makeinfo --split-size= --split-size=   -I ./../../readline/doc -I ./../mi -I . \
    -o gdb.info ./gdb.texinfo
/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/missing: : /home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/missing: makeinfo: not found
WARNING: 'makeinfo' is missing on your system.
         You should only need it if you modified a '.texi' file, or
         any other file indirectly affecting the aspect of the manual.
         You might want to install the Texinfo package:
         <http://www.gnu.org/software/texinfo/>
         The spurious makeinfo call might also be the consequence of
         using a buggy 'make' (AIX, DU, IRIX), in which case you might
         want to install GNU make:
         <http://www.gnu.org/software/make/>
make[]: *** [gdb.info] 错误
make[]: 离开目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/gdb/doc”
make[]: *** [subdir_do] 错误
make[]: 离开目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/gdb”
make[]: *** [install-only] 错误
make[]: 离开目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/gdb”
make[]: *** [install] 错误
make[]: 离开目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2/gdb”
make[]: *** [install-gdb] 错误
make[]: 离开目录“/home/sheldon/work/linux_project/gdb-8.2”
make: *** [install] 错误
sheldon@sheldon-vm:~/work/linux_pro

解决方法：sudo apt-get install texinfo （或者从GNU下载源码自行编译安装：http://ftp.gnu.org/gnu/texinfo/）

　

--------②编译gdbserver(在Linux开发板上作为父进程运行，启动加了gdb调试信息的应用程序)

　　　　cd gdb/gdbserver/   //继续进入到gdbserver目录
　　　　./configure --host=arm-linux  //配置要运行的平台为arm-Linux开发板
　　　　make
　　　　make install prefix=../../tmp/gdbserver  //指定安装到之前的tmp目录下

　　将编译生成的gdbserver通过nfs或usb复制到开发板上，后面就可以开始远程gdb调试了！

三.调试方法

（1）编写测试程序：

#include <stdio.h>

void C(int *p)
{
    *p = 0x12;
}

void B(int *p)
{
    C(p);
}

void A(int *p)
{
    B(p);
}

void A2(int *p)
{
    C(p);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int a;
    int *p = NULL;

    A2(&a);  // A2 > C
    printf("a = 0x%x\n", a);

    A(p);    // A > B > C  故意操作空指针

    return ;
}

　　编译生成可执行文件(-g选项增加gdb调试信息)：

arm-linux-gcc test_debug.c -g -o test_debug

（2）发现在ARM板上运行test_debug后产生段错误，接下来就启动gdbserver来定位问题：

gdbserver 192.168.1.17: ./test_debug    //开发板通过gdbserver执行test_debug，并开启网络端口监听

（3）在PC上执行

/bin/arm-linux-gdb ./test_debug　　//读取应用程序
target remote 192.168.1.17:　　//通过开发板监听的网络端口传输控制指令

然后便可使用gdb命令来远程控制程序运行进行调试：

示例①：main函数入口打个断点，然后继续运行：

　　示例②：在代码的31行处打断点，然后继续运行：

　　示例③：进入函数A2执行C(p),然后继续进入函数C到*p = 0x12(此时该语句还未执行)，打印*p的随机值为33620，再继续执行赋值操作后打印值为赋值的0x12即十进制18:

　　更详细的使用方法可参考如下指令自行调试：

命令	命令缩写	命令说明
list	l	显示多行源代码
break	b	设置断点,程序运行到断点的位置会停下来
info	i	描述程序的状态
run	r	开始运行程序
display	disp	跟踪查看某个变量,每次停下来都显示它的值
step	s	执行下一条语句,如果该语句为函数调用,则进入函数执行其中的第一条语句
next	n	执行下一条语句,如果该语句为函数调用,不会进入函数内部执行(即不会一步步地调试函数内部语句)
print	p	打印内部变量值
continue	c	继续程序的运行,直到遇到下一个断点
set var name=v		设置变量的值
start	st	开始执行程序,在main函数的第一条语句前面停下来
file		装入需要调试的程序
kill	k	终止正在调试的程序
watch		监视变量值的变化
backtrace	bt	产看函数调用信息(堆栈)
frame	f	查看栈帧
quit	q	退出GDB环境

　　

　　后面运行到操纵空指针处便打印了相关异常信息，这样就能大致定位出具体哪条语句处出现问题：

　　

四.另一种调试方法（非单步调试）：

　　让程序在开发板上直接运行，当它发生错误时，令它产生core dump文件,然后使用gdb根据core dump文件找到发生错误的地方，具体步骤如下：
　　（1）在ARM板上进行如下操纵：

ulimit -c unlimited　　//一般Linux系统不会产生core dump文件(默认大小0)，所以需要对core文件重新设置大小
./test_debug　　　　　　//程序出错时会在当前目录下生成名为core的文件

　　如下就是产生了core文件：

　　（2）将core文件复制到PC上进行如下操纵：

/bin/arm-linux-gdb ./test_debug ./core 

　　执行后便可看到程序终止的信息并提示了具体出错位置：

　　另外也可以通过 bt 指令打印函数调用信息(堆栈) main->A->B->C，然后到第6行异常终止：

　　

以上便是gdb调试的一般方法，更灵活的操作技巧需要多参考相关资料加以实践~

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