本篇文章讲解gdb的一些高级用法，在我们的开发生涯中，调试是很重要的技能，而在linux下开发，最常用的调试工具就是gdb了，所以这里介绍几种gdb比较高级的用法，助力我们的调试技能。
还是先看下思维导图：
1. gdb怎么调试多线程
gdb调试多线程时，默认情况下是所有线程同时都在执行，但是假设我们想只有一个线程继续执行，其他线程都暂停呢？下面就来看一看该怎么实现这个功能。
有这么一段多线程代码，如下：
1//test.cpp 2#include <stdio.h> 3#include <pthread.h> 4#include <unistd.h> 5 6void *print1_msg(void *arg) 7{ 8 while(1) 9 { 10 printf("print1_msg\n"); 11 usleep(100); 12 } 13} 14 15void *print2_msg(void *arg) 16{ 17 while(1) 18 { 19 printf("print2_msg\n"); 20 usleep(100); 21 } 22} 23 24int main() 25{ 26 pthread_t id1, id2; 27 pthread_create(&id1, NULL, print1_msg, NULL); 28 pthread_create(&id2, NULL, print2_msg, NULL); 29 pthread_join(id1, NULL); //使主线程等待该线程结束后才结束，否则主线程很快结束，该线程没有机会执行 30 pthread_join(id2, NULL); 31 32 return 0; 33}
假设我们因为线上的问题，然后想要程序只执行线程函数print1_msg，但不能修改代码，那要怎么办呢？
首先我们使用g++ -g test.cpp -l pthread -o test生成可执行文件，然后使用gdb ./test进入gdb模式，如下：
1(gdb) b test.cpp:28 #b就是break，打断点 2Breakpoint 1 at 0x40074e: file test.cpp, line 28. 3(gdb) r #r即run，运行程序 4Starting program: /root/test 5[Thread debugging using libthread_db enabled] 6Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1". 7[New Thread 0x40a00940 (LWP 26623)] 8print1_msg 9[New Thread 0x41401940 (LWP 26624)] 10 11Thread 1 hit Breakpoint 1, main () at test.cpp:28 1228 pthread_join(id1, NULL); //使主线程等待该线程结束后才结束，否则主线程很快结束，该线程没有机会执行 13(gdb) info thread #显示当前进程的所有线程，第1号线程就是进程自身 14 Id Target Id Frame 15* 1 Thread 0x2aaaaae794d0 (LWP 26619) main () at test.cpp:28 16 2 Thread 0x40a00940 (LWP 26623) 0x00000036f289a901 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 17 3 Thread 0x41401940 (LWP 26624) 0x00000036f28d4971 in clone () from /lib64/libc.so.6 18(gdb) thread 2 #进入序号为2的线程 19[Switching to thread 2 (Thread 0x40a00940 (LWP 26623))] 20#0 0x00000036f289a901 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 21(gdb) set scheduler-locking on #只有当前被调试线程会执行 22(gdb) c 23Continuing. 24print1_msg 25print1_msg 26print1_msg 27print1_msg 28print1_msg
大家可以看看注释，这样一番操作以后，实际上就只有第一个线程在执行了，此时如果执行gdb命令set scheduler-locking off就会继续执行所有线程了。
下面介绍一下多线程调试中会比较多用到的gdb命令:
| gdb命令 | 命令的作用 |
|---|---|
| info thread | 显示当前进程的所有线程，第一列代表线程序号，第1号线程就是进程自身，序号前面带*的就是当前正在执行的线程 |
| thread id | id代表线程序号，比如thread 2就是表示进入2号线程 |
| set scheduler-locking on | 设置该命令后，表示只有当前线程会被执行，其他线程相当于被锁住，会暂停 |
| set scheduler-locking off | 不锁定任何线程，设置该命令后，表示所有线程都会被执行，也是gdb的默认值 |
| set scheduler-locking step | 单步执行当前线程时，其他线程不会被执行，但此模式下不能执行continue、finish、until命令，一旦执行，那么其他线程都会被唤醒 |
| show scheduler-locking | 显示当前scheduler-locking的状态 |
| thread apply 1 2 command | 让线程序号为1和2的线程执行某个gdb命令，其中的command是gdb命令，比如thread apply 1 2 info local，让序号为1和2的线程打印出所有局部变量 |
| thread apply all command | command是gdb命令，让所有线程执行某个gdb命令 |
2. gdb怎么调试多进程
gdb调试多进程时最常用的是两个属性：follow-fork-mode和detach-on-fork，分别使用set follow-fork-mode parent|child和set detach-on-fork on|off这样的形式来进行设置，一般来讲，这两个命令是联合起来起作用的，下面就介绍一下他们的作用，如下：
| follow-fork-mode | detach-on-fork | 说明 |
|---|---|---|
| parent | on | 此种场景是gdb默认场景，表明gdb此时只调试父进程，包括打断点等都只对父进程起作用，子进程就继续运行，此时gdb不控制子进程 |
| parent | off | 此种场景下gdb同时控制父子进程，父进程可以正常调试，但子进程被gdb设置为暂停状态，不会继续执行 |
| child | on | 此种场景下gdb只控制子进程，gdb的所有命令都只对子进程起作用，父进程会继续运行 |
| child | off | 此种场景下gdb同时控制父子进程，子进程可以正常调试，但父进程被gdb设置为暂停状态，不会继续执行 |
此外还有一些其他调试多进程会用到的命令，如下：
| gdb命令 | 作用说明 |
|---|---|
| show follow-fork-mode | 显示follow-fork-mode状态 |
| show detach-on-fork | 显示detach-on-fork状态 |
| info inferiors | 查询gdb当前可调试的进程 |
| inferior <infer number> | 切换调试的进程，其中infer number是info inferiors命令打印出来的进程序号 |
接下来我们使用一个案例来说明上述命令的使用，有如下一段代码：
1//test.cpp 2#include <stdio.h> 3#include <sys/types.h> 4#include <unistd.h> 5 6int main() 7{ 8 if ( fork() > 0) 9 { 10 while(1) 11 { 12 printf("this is parent\n"); 13 sleep(1); 14 } 15 } 16 else 17 { 18 while(1) 19 { 20 printf("this is son\n"); 21 sleep(1); 22 } 23 } 24 return 0; 25}
实际情况下代码肯定不能我这么写哈，要考虑到僵尸进程的产生，我这里只是为了排除其他干扰来说明gdb调试多进程的过程，所以写的很简洁。
假设这段代码编译后产生的执行文件为test，我们接着使用gdb对它进行调试，首先使用一下基本的命令，如下：
1(gdb) show follow-fork-mode 2Debugger response to a program call of fork or vfork is "parent". 3(gdb) show detach-on-fork 4Whether gdb will detach the child of a fork is on.
打印处理这两种设置模式的默认值，这个跟我们前面说的这个是gdb默认场景是一致的哈，此时我们分别在父进程和子进程代码处设置断点，然后运行看一下：
1(gdb) b test.cpp:11 2Breakpoint 1 at 0x40064e: file test.cpp, line 11. 3(gdb) b test.cpp:19 4Breakpoint 2 at 0x400664: file test.cpp, line 19. 5(gdb) r 6Starting program: /root/test 7this is son 8 9Breakpoint 1, main () at test.cpp:11 1011 printf("this is parent\n"); 11(gdb) this is son 12this is son 13this is son 14this is son
可以看到只命中了父进程的断点，而子进程依然我行我素的运行。
接着假设我此时只想调试子进程，并且不想父进程继续运行，gdb命令如下：
1(gdb) set follow-fork-mode child 2(gdb) set detach-on-fork off 3(gdb) b test.cpp:11 4Breakpoint 1 at 0x40064e: file test.cpp, line 11. 5(gdb) b test.cpp:19 6Breakpoint 2 at 0x400664: file test.cpp, line 19. 7(gdb) r 8Starting program: /root/test 9[New process 29409] 10Reading symbols from /root/test...done. 11Reading symbols from /usr/lib64/libstdc++.so.6...done. 12[Switching to process 29409] 13 14Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 1519 printf("this is son\n"); 16(gdb) c 17Continuing. 18this is son 19 20Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 2119 printf("this is son\n"); 22(gdb) c 23Continuing. 24this is son 25 26Thread 2.1 hit Breakpoint 2, main () at test.cpp:19 2719 printf("this is son\n");
此时父子进程都被gdb控制，并且只有子进程会命中断点，父进程被暂停了，所以既没有命中断点也没有继续执行。
3. gdb怎么调试正在运行中的进程
在实际情况中有很多场景，我们需要去调试正在运行中的进程，此时该怎么调试呢，有两种办法：
- gdb <program> PID或者gdb -p PID，program是进程名，PID是进程在操作系统中的进程号，用ps命令查看即可，两种命令作用是一样的；
- gdb <program>以后，在gdb模式下attach PID也可以起到同样的作用，即挂载某个进程到gdb中；
上述两种方法进入调试模式后，如果不想继续调试直接在gdb模式下使用detach命令取消gdb挂载的进程即可。
下面用一个案例来说明一下，假设有下面这段代码：
1#include <stdio.h> 2#include <sys/types.h> 3#include <unistd.h> 4 5int main() 6{ 7 int i = 0; 8 while(1) 9 { 10 i++; 11 sleep(1); 12 } 13 return 0; 14}
程序已经运行一段时间了，此时我想知道i的值是多少了，该怎么办呢，首先用ps命令查出进程的ID为29549，然后gdb -p 29549进入gdb模式，使用如下gdb命令查看即可：
1(gdb) b test.cpp:10 2Breakpoint 1 at 0x4005bb: file test.cpp, line 10. 3(gdb) c 4Continuing. 5 6Breakpoint 1, main () at test.cpp:10 710 i++; 8(gdb) p i 9$1 = 165
4. gdb怎么调试生成的core文件
core文件一般是产生段错误产生的哈，也就是使用空指针或者有内存越界之类的动作会产生，但要产生core文件也是需要设置的，一般linux下使用ulimit命令即可，比如使用ulimit -c看下打印的值，如果不是unlimited，那么使用ulimit -c unlimited设置一下即可，关于ulimit命令的更多使用这里就不多做介绍了。
我的机器现在已经开启了core文件生成的开关，那么现在有这么一段代码，如下：
1#include <stdio.h> 2 3int main() 4{ 5 char *str = NULL; 6 printf("%s\n", str); 7 return 0; 8}
然后执行，果不其然，输出了段错误 (core dumped)这样的语句，可见是产生了core文件，我这里产生的core文件名为core.29626，此时我们可以使用gdb <program> core.29626这样的命令来进入gdb进行调试，如下：
1(gdb) bt 2#0 0x00000036f2879ba0 in strlen () from /lib64/libc.so.6 3#1 0x00000036f28631cb in puts () from /lib64/libc.so.6 4#2 0x00000000004005c8 in main () at test.cpp:6
使用bt命令即可查看出错的到底是哪个函数，哪行代码啦。
5. gdb怎么查看c++中类对象的详细信息
假设有这么一段c++代码，如下：
1class CPeople 2{ 3public: 4 int age; 5public: 6 virtual void print(){} 7}; 8 9class CBigPeople : public CPeople 10{ 11public: 12 int height; 13}; 14 15int main() 16{ 17 CPeople *people = new CBigPeople; 18 delete people; 19 return 0; 20}
我们使用gdb查看people所指向的类型，如下：
1(gdb) p *people 2$2 = {_vptr.CPeople = 0x4008b0 <vtable for CBigPeople+16>, age = 0}
很显然默认情况下gdb没能显示出来真实类型，我们打开一个开关，如下：
1(gdb) set print object on 2(gdb) p *people 3$3 = (CBigPeople) {<CPeople> = {_vptr.CPeople = 0x4008b0 <vtable for CBigPeople+16>, age = 0}, height = 0}
这是类型都显示在一行里面，如果是简单类型还好，如果类型很复杂的时候，这个就很难看了，所以我们可以让gdb显示树形结构，如下：
1(gdb) set print pretty on 2(gdb) p *people 3$5 = (CBigPeople) { 4 <CPeople> = { 5 _vptr.CPeople = 0x4008c0 <vtable for CBigPeople+16>, 6 age = 0 7 }, 8 members of CBigPeople: 9 height = 0 10}
6. 小结
其实linux下调试gdb真的是个很强大的命令，仔细研究一下，我们会发现，只要我们能想到的功能，gdb真的都能实现，同时我们要善用gdb的help命令，它可以打印出所有的gdb命令和它的作用，如果你不想打印那么多，你可以只打印某个单一命令或者某一类命令，比如：
1(gdb) help shell #打印出gdb中shell命令的作用，它可以让我们直接在gdb下执行shell命令 2Execute the rest of the line as a shell command. 3With no arguments, run an inferior shell. 4(gdb) help info #打印出gdb中info开头的所有命令 5Generic command for showing things about the program being debugged. 6 7List of info subcommands: 8 9info address -- Describe where symbol SYM is stored 10info all-registers -- List of all registers and their contents 11info args -- Argument variables of current stack frame 12info auto-load -- Print current status of auto-loaded files 13info auxv -- Display the inferior's auxiliary vector 14info bookmarks -- Status of user-settable bookmarks 15info breakpoints -- Status of specified breakpoints (all user-settable breakpoints if no argument) 16info checkpoints -- IDs of currently known checkpoints 17info classes -- All Objective-C classes 18info common -- Print out the values contained in a Fortran COMMON block 19info copying -- Conditions for redistributing copies of GDB 20info dcache -- Print information on the dcache performance 21info display -- Expressions to display when program stops 22...... #篇幅有限，后续省略了
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