CppCon 2015 学习:Give me fifteen minutes and I’ll change your view of GDB

GDB - 超出你认知的工具

GDB（GNU 调试器）是一个功能强大的调试工具，但它的学习曲线相对较陡，许多人可能会觉得它 不太直观。不过，一旦掌握了 GDB，它会为你提供巨大的调试帮助。

1. GDB 的学习曲线

易用，但不容易学会 ：GDB 本身非常强大，能够进行各种复杂的调试操作，但它的 使用方法 和命令可能对于初学者来说不是特别直观。很多新手在刚接触 GDB 时会觉得操作有些困难。
你可以进行 逐行调试 、查看变量值 、查看调用栈 等各种调试任务，但在开始使用时，可能会感到有些迷茫。

2. TUI：文本用户界面

TUI（Text User Interface） 是 GDB 提供的一个功能，它允许用户以文本形式进行交互，类似于 命令行界面 。这种方式比传统的 GDB 使用方式更加直观。
例如，在 GDB 中使用 TUI，可以同时显示源代码和调试信息，帮助你更轻松地进行 步进调试（step through）。
TUI 是一种有效的调试方式，但它的名字可能让人误解 。很多人可能会以为它是图形化的用户界面（GUI），但实际上它只是一个 文本界面，提供更加直观的调试体验。

3. Python：自动化你的调试过程

Python 脚本 在 GDB 中的应用可以帮助你 自动化调试过程 ，尤其是在调试复杂的程序时，反复的手动操作会非常繁琐。通过 Python，你可以编写脚本来 自动化调试步骤 ，例如：
- 自动设置断点
- 动态检查变量值
- 处理复杂的逻辑和条件断点
使用 Python 脚本 可以大大提高调试的效率，尤其是在面对 大量重复性的调试任务 时。

4. 可逆调试：事情是如何发生的？

可逆调试 是 GDB 提供的一个非常强大的功能，允许你 回溯程序的执行过程 ，查看程序在运行时的状态。这意味着你不仅可以前进，还可以后退，回顾代码是如何执行的。
如何实现？ 通过 GDB 的 记录和回放 功能，你可以在程序运行时记录每一步的执行状态，然后回放并查看程序状态在不同时间点的变化。这个功能对于调试 复杂问题 或是 难以重现的 bug 非常有帮助。
"事情是如何发生的？" ：这种调试方式特别适用于追溯 难以复现的 bug ，可以帮助你逆向了解问题的根本原因。

总结

GDB 强大，但学习不易：掌握 GDB 的基本操作可以大大提高调试效率，但需要投入一定的学习时间。
TUI（文本用户界面）：通过 TUI，可以更直观地进行调试，尽管它的名字容易引起误解。
Python 自动化调试：使用 Python 脚本可以有效地自动化调试过程，提高调试效率。
可逆调试 ：GDB 的回溯功能让你能够了解程序执行的每一步，并且回顾如何发生错误。
GDB 的这些功能，虽然不容易上手，但一旦掌握，可以大大提升调试能力，帮助你解决许多棘手的问题。

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gdb -tui

GDB 的一些酷功能

GDB 是一个功能非常强大的调试工具，除了基本的调试操作外，它还提供了一些非常有用的高级功能。以下是一些 酷功能，这些功能可以帮助你更高效地调试和追踪程序。

1. `tbreak` 和 `rbreak`

tbreak ：临时断点 ，设置一个断点，程序在触发该断点时会停止，但该断点会 自动移除 ，只触发一次。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) tbreak foo
```
rbreak ：正则表达式断点 ，允许你设置多个断点，基于正则表达式匹配符号名。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) rbreak foo.*
```

2. 条件断点 (`break xxx if yyy`)

可以在设置断点时添加条件，只有当 条件满足时 ，断点才会触发。这对于调试某些特定情况下的问题非常有用。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) break foo if x > 10
```

3. `commands` 和 `silent`

commands ：设置断点后自动执行的命令列表。当断点被触发时，GDB 会自动执行这些命令，而不需要你手动输入。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) break foo
(gdb) commands
> print x

> continue

> end
```
silent ：用于抑制在触发断点时的输出，避免打扰。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) break foo if x > 10
(gdb) silent
```

4. 保存断点和历史 (`save breakpoints`, `save history`)

save breakpoints ：将当前所有的断点保存到脚本文件中，方便下次使用。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) save breakpoints my_breakpoints.txt
```
save history ：将执行过的 GDB 命令历史保存到文件中。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) save history my_history.txt
```

5. `call` 和 `watch`

call ：调用程序中的函数并传入参数，允许在调试时调用目标程序的函数，查看其行为。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) call my_function(5)
```
watch -l ：创建基于地址的 watchpoint ，当指定地址的数据发生变化时，程序会中断。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) watch *0x601050
```
rwatch ：读型 watchpoint ，它会监视内存地址的读取操作。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) rwatch foo
```

6. `info` 命令

info line foo.c:42 ：查看指定源代码行的相关信息。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) info line foo.c:42
```
info line * $pc ：查看当前程序计数器 (PC) 所指向的源代码行。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) info line *$pc
```

7. `thread apply all bt`

thread apply all bt ：查看所有线程的 backtrace （调用栈），这对于调试多线程程序特别有用。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) thread apply all bt
```

8. `dprintf`

dprintf ：动态的 printf 调试 ，允许在程序的运行过程中插入 打印调试信息 ，无需修改源代码。
示例：
bash 复制代码
```
(gdb) dprintf 3 "Variable x = %d\n", x
```

9. Python 扩展功能

Python：定义自定义命令 ：你可以通过继承 gdb.Command 类来定义自定义的 GDB 命令。
示例：

python 复制代码

class MyCommand(gdb.Command):
    def __init__(self):
        super(MyCommand, self).__init__("my_command", gdb.COMMAND_USER)
    def invoke(self, arg, from_tty):
        gdb.write("This is a custom command!\n")

Python：钩子事件 ：你可以使用 gdb.events.stop.connect 来挂钩 GDB 的事件，在调试过程中触发 Python 函数。
示例：
python 复制代码
```
def stop_handler(event):
    print("GDB stopped at:", event)
gdb.events.stop.connect(stop_handler)
```

10. `gcc` 的 -g 和 -O 标志是正交的

-g：表示生成调试信息，允许调试器可以访问到源代码和变量信息。
-O ：表示优化，优化代码以提高运行效率，通常会改变代码结构，可能会使调试变得更加困难。
正交性 ：-g 和 -O 标志是 独立的 ，你可以同时使用它们。即使你使用了优化（-O），只要加上 -g，GDB 仍然可以使用调试信息。

总结

这些是 GDB 中一些非常有用和 强大的功能，它们不仅可以帮助你更好地进行调试，还能提高你的调试效率：

tbreak, rbreak：临时断点和正则断点。
commands, silent：在断点处自动执行命令，并抑制输出。
保存断点和历史：将调试设置和命令历史保存以便重用。
call, watch, rwatch：调用函数和监视变量的变化。
info 命令：查看源代码和程序计数器信息。
thread apply all bt：查看所有线程的调用栈。
dprintf ：动态的 printf 调试。
Python 扩展：用 Python 脚本自定义调试命令和钩子事件。
gcc 的 -g 和 -O 是正交的：调试信息和优化标志不冲突。

CppCon 2015 学习:Give me fifteen minutes and I’ll change your view of GDB

GDB - 超出你认知的工具

1. GDB 的学习曲线

2. TUI：文本用户界面

3. Python：自动化你的调试过程

4. 可逆调试：事情是如何发生的？

总结

GDB 的一些酷功能

1. tbreak 和 rbreak

2. 条件断点 (break xxx if yyy)

3. commands 和 silent

4. 保存断点和历史 (save breakpoints, save history)

5. call 和 watch

6. info 命令

7. thread apply all bt

8. dprintf