Linux基础开发工具（下）：调试器gdb/cgdb的使用详解

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文章目录

• 引言
• 1.程序的发布模式
• 2.gdb核心命令详解（纯命令行）
• • 2.1.调试的启动与退出
  • 2.2.查看源代码
  • 2.3.设置断点
  • 2.4.运行程序
  • 2.5.单步执行
  • 2.6.查看与修改变量
  • 2.7.继续执行与断点管理
  • 2.8.高级技巧
  • • 2.8.1.监视变量
    • 2.8.2.条件断点
    • 2.8.3.查看调用栈
• 3.cgdb可视化调试
• • 3.1.cgdb安装
  • 3.2.cgdb核心优势
  • 3.3.cgdb基础操作
  • 3.4.cgdb实战
  • 3.5.函数跳转
• 4.常见调试场景与解决方案
• • [4.1.场景一：程序崩溃（Segmentation fault）](#4.1.场景一：程序崩溃（Segmentation fault）)
  • 4.2.场景二：循环逻辑错误（如死循环等）
  • 4.3.场景三：函数返回值异常
• 结语

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引言

在Linux系统下编写代码时，你是否遇到过：程序运行结果和预期完全不符，却找不到错在哪一行；循环看似没问题，却陷入死循环；函数返回值异常，却不知道哪里出了问题？

而gdb/cgdb作为专业调试工具，能帮助我们穿透代码表面，直击问题核心，告别"找BUG两小时，改BUG五分钟"的困境。

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1.程序的发布模式

程序的发布方式有两种：

• Release模式：默认编译模式，编译器会优化代码（如删除冗余变量、合并循环等），不包含调试信息，体积小、运行快，但无法调试；
• Debug模式 ：编译时添加-g参数，会保留代码的行号、变量名等调试信息，体积稍大，但支持调试工具介入。

Release就像在饭店吃厨子做的饭，看不到食材的原本样貌；而Debug模式相当于自己做饭自己吃，能清楚知道每一步的用料和做法，方便"排查问题"。

编译生成Debug模式程序的具体命令：

# 以test.c文件为例 生成Debug模式程序（添加-g参数）
gcc -g test.c -o test

# 验证是否包含调试信息（输出含"with debug_info"）
file test

如果忘记加-g参数，则无法进行调试。

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2.gdb核心命令详解（纯命令行）

gdb是GNU调试器，是调试的"基础工具"。

gdb的安装命令：

（1）Debian/Ubuntu：

# 更新软件源（可选，确保最新版本）
sudo apt update
# 安装 GDB
sudo apt install gdb -y
# 验证安装
gdb --version

（2）CentOS：

sudo yum install gdb -y
gdb --version

下面我们结合mycmd.c（计算1-100的和）代码，来深入理解gdb中的核心命令：

// mycmd.c
#include <stdio.h>

int Sum(int s, int e) {
    int result = 0;
    int i = s;
    for(; i <= e; i++) {
        result += i;
    }
    return result;
}

int main() {
    int start = 1;
    int end = 100;
    printf("I will begin\n");
    int n = Sum(start, end);
    printf("running done, result is: [%d-%d]=%d\n", start, end, n);
    return 0;
}

先编译生成Debug程序：

# 生成Debug模式程序（添加-g参数）
gcc -g mycmd.c -o mycmd

# 验证是否包含调试信息（输出含"with debug_info"）
file mycmd

2.1.调试的启动与退出

# 启动gdb，加载可执行程序
gdb mycmd

# 退出gdb
quit 或 Ctrl+d

2.2.查看源代码

# 查看当前位置附近10行代码（默认）
l 或 list
# 查看指定函数的代码（如Sum函数）
l Sum
# 查看指定行附近的代码（如第10行）
l 10
# 查看指定文件的代码（多文件项目）
l mycmd.c:15

2.3.设置断点

设置断点是调试的关键步骤，能让程序暂停在指定位置，便于观察变量、逻辑是否正常。

# 在指定行设置断点（如第10行）
b 10 或 break 10

# 在函数开头设置断点（如Sum函数入口）
b Sum

# 在指定文件的指定行设置断点（多文件）
b mycmd.c:20

# 查看所有断点信息（编号、位置、状态）
info b 或 info break

2.4.运行程序

# 从程序开头运行，直到遇到断点或程序结束（无参数）
r 或 run
# 运行程序并传入命令行参数（如./mycmd 10 20）
r 10 20

2.5.单步执行

# 单步执行，不进入函数内部（逐过程，类似F10）
n 或 next

# 单步执行，进入函数内部（逐语句，类似F11）
s 或 step

# 执行到当前函数结束，返回上一层
finish

2.6.查看与修改变量

# 打印变量的值（如查看result变量）
p result 或 print result

# 打印表达式的值（如查看start+end的和）
p start+end

# 跟踪变量，每次暂停自动显示（不用反复输入p）
display result

# 取消跟踪变量（根据display的编号，如取消编号1的跟踪）
undisplay 1

# 修改变量的值（如将i改为50，验证逻辑）
set var i=50

2.7.继续执行与断点管理

# 从当前位置继续执行，直到下一个断点
c 或 continue

# 删除所有断点
delete breakpoints

# 删除指定编号的断点（如删除编号1的断点）
delete breakpoints 1

# 禁用所有断点（暂时不用，不删除）
disable breakpoints

# 启用所有断点
enable breakpoints

2.8.高级技巧

2.8.1.监视变量

# 监视变量result，当它的值变化时，程序暂停并提示
watch result

执行效果：

Hardware watchpoint 2: result
Old value = 0
New value = 1
Sum (s=1, e=100) at mycmd.c:7
7       for(int i = s; i <= e; i++)

2.8.2.条件断点

# 仅当i==30时暂停，在第9行设置断点
b 9 if i == 30

# 给已有断点添加条件（如给编号2的断点添加条件i==50）
condition 2 i==50

2.8.3.查看调用栈

# 查看当前函数的调用栈（谁调用了当前函数，参数是什么）
bt 或 backtrace

执行效果：

#0  Sum (s=1, e=100) at mycmd.c:7

#1  0x00005555555551d2 in main () at mycmd.c:20

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3.cgdb可视化调试

gdb纯命令行调试需要频繁输入l查看代码，步骤繁琐，不够直观。而cgdb是gdb的升级版，增加了可视化效果，能同时显示代码和命令，操作更高效。

3.1.cgdb安装

# CentOS安装
sudo yum install -y cgdb

# Ubuntu安装
sudo apt install -y cgdb

# 验证安装
cgdb --version

3.2.cgdb核心优势

启动cgdb后，界面自动分为两部分：

• 上半区：源代码窗口（语法高亮、显示行号、当前行高亮）；
• 下半区：命令窗口（与gdb命令完全兼容）。

相当于同时打开了"代码文件"和"调试终端"，不用来回切换，直观且高效。

3.3.cgdb基础操作

cgdb支持vim键位，操作非常灵活：

操作	功能	适用场景
按ESC	切换焦点到源代码窗口	查看代码、移动光标
按i	切换焦点到命令窗口	输入gdb命令
h/j/k/l	源代码窗口光标移动（左/下/上/右）	快速定位代码行
Ctrl + L	刷新界面（解决乱码/错位）	界面异常时修复
按q	退出cgdb	调试结束
/关键字	源代码窗口搜索关键字	查找变量、函数名

3.4.cgdb实战

我们还是以mycmd.c为例，并在其中故意加入几个错误：

// 有BUG的mycmd.c：flag初始值为0，导致返回结果为0
#include <stdio.h>

int flag = 0;  // 故意错误，正确应为1

int Sum(int s, int e) {
    int result = 0;
    int i = s;
    for(; i <= e; i++) {
        result += i;
    }
    return result * flag;  // BUG：结果乘以0
}

int main() {
    int start = 1;
    int end = 100;
    printf("I will begin\n");
    int n = Sum(start, end);
    printf("running done, result is: [%d-%d]=%d\n", start, end, n);
    return 0;
}

调试步骤：

（1）编译生成 Debug 程序：gcc -g mycmd.c -o mycmd；

（2）启动 cgdb：cgdb mycmd（上半区显示代码，下半区显示命令提示符）；

（3）设置断点：在Sum函数的return行（第 11 行）按b设置断点（行号左侧显示B+）；

（4）运行程序：r（程序执行到断点处暂停，上半区高亮第 12 行）；

（5）查看变量：p result（输出$1 = 5050，说明循环计算正确）；

（6）查看 flag 变量：p flag（输出$2 = 0，发现 BUG 原因）；

（7）修改变量验证：set var flag=1（将 flag 改为 1）；

（8）继续执行：n（执行 return 语句）；

（9）查看最终结果：n（回到 main 函数，输出result is: [1-100]=5050，BUG 修复）。

3.5.函数跳转

如果项目有多个文件，或函数定义在其他地方，cgdb支持快速跳转：

• 生成索引文件ctags -R *.c *.h（在代码目录执行）；
• 在源代码窗口，将光标移到函数名（如Sum）上，按Ctrl + ]，直接跳转到函数定义处；
• 按Ctrl + T返回上一个位置。

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4.常见调试场景与解决方案

4.1.场景一：程序崩溃（Segmentation fault）

• 存在问题：访问了非法内存（如空指针、数组越界等）。
• 解决方案：
  （1）cgdb 可执行文件名启动调试；
  （2）输入r运行程序，程序崩溃时会显示崩溃位置；
  （3）用bt查看调用栈，定位崩溃的函数和行号；
  （4）检查该位置的指针、数组是否正常。

4.2.场景二：循环逻辑错误（如死循环等）

• 解决方案：
  （1）在循环内设置断点（如b 7 if i>100，当i>100时暂停）；
  （2）用display i 跟踪循环变量，观察变化是否符合预期；
  （3）用set var i = 100修改循环变量，验证是否能退出循环。

4.3.场景三：函数返回值异常

• 解决方案：
  （1）在函数返回行设置断点；
  （2）查看函数内关键变量的计算过程（用p或display）；
  （3）用set var修改变量，验证返回值是否恢复正常。

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结语

调试是程序猿的必备技能，其核心是"大胆猜想、小心验证"，熟练运用gdb/cgdb后，能帮助我们缩短找BUG的时间，快速定位问题、解决问题，进一步提升开发效率。