调试器---GDB（Linux/Unix平台下编译型语言，C++、Go、Rust）

GDB 是C++后端开发、底层调试的核心武器。

一、GDB 是什么？

GDB 全称 GNU Debugger ，是Linux/Unix平台下免费、开源、功能最强的程序调试器，完美支持 C/C++、Go、Rust 等编译型语言。

它的核心能力：

控制程序的启动/暂停/单步执行
查看程序运行时的变量、内存、调用栈
断点调试、条件触发、内存观察
定位崩溃（段错误）、死锁、逻辑错误
调试运行中的进程、core转储文件（线上排查必备）

二、前置准备：编译带调试信息的程序

GDB 无法调试纯发行版程序，编译时必须添加调试符号！

基础编译命令（C++）

bash 复制代码

# -g：生成标准调试信息
# -O0：关闭编译器优化（优化会打乱代码执行顺序，导致调试异常）
g++ -g -O0 main.cpp -o my_program

进阶推荐

bash 复制代码

# -ggdb：生成GDB专属调试信息，功能更全
g++ -ggdb -O0 main.cpp -o my_program

⚠️ 避坑：生产环境可以关闭调试符号，但测试/调试环境必须加 -g 且禁止优化。

三、GDB 三种启动方式

1. 直接调试可执行文件

bash 复制代码

gdb ./my_program

启动后进入 GDB 交互模式，提示符：(gdb)

2. 调试崩溃后的 core 文件（线上崩溃排查）

程序崩溃后会生成 core.xxx 文件，直接复盘崩溃现场：

bash 复制代码

# 先开启core文件生成（执行一次即可）
ulimit -c unlimited

# 调试core文件
gdb ./my_program core.12345

3. 附加到运行中的进程（调试在线服务）

程序已经在运行，无需重启，直接附加调试：

bash 复制代码

# 先查进程PID
ps -ef | grep my_program

# 附加到进程
gdb -p 12345

四、GDB 基础核心命令

用一个简单的C++示例程序演示：

cpp 复制代码

// main.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int x = 10, y = 20;
    int res = add(x, y);
    cout << res << endl;

    vector<int> vec = {1,2,3};
    return 0;
}

1. 程序控制命令

命令	简写	作用
`run`	`r`	启动程序（从头运行）
`start`	-	启动程序，暂停在main函数第一行
`continue`	`c`	继续运行程序，直到下一个断点/崩溃
`next`	`n`	单步执行（不进入函数内部，逐行跑）
`step`	`s`	单步执行（进入函数内部，比如进入add函数）
`quit`	`q`	退出GDB

2. 断点管理（调试的核心）

断点让程序在指定位置暂停，方便排查问题：

gdb 复制代码

# 1. 在指定行打断点
break 10       # b 10 → 暂停在第10行
break main     # b main → 暂停在main函数入口
break add      # 暂停在add函数入口

# 2. 条件断点（进阶）
break 10 if x==10  # 只有x=10时才触发断点

# 3. 查看所有断点
info breakpoints  # i b

# 4. 删除断点
delete 1    # 删除编号为1的断点
delete      # 删除所有断点

3. 查看代码上下文

gdb 复制代码

list          # l → 显示当前行前后10行代码
list 1,20     # 显示1-20行代码
list add      # 显示add函数的代码

4. 查看变量/内存（排查数值错误）

gdb 复制代码

# 打印变量
print x       # p x → 打印变量x的值
print res     # 打印计算结果

# 打印C++对象/容器
print vec     # 打印vector对象
print vec[0]  # 打印容器元素

# 格式化打印
print /x x    # 以十六进制打印
print /d x    # 以十进制打印

# 修改变量值（调试神器）
set var x=100 # 把x的值改成100，测试逻辑

5. 栈回溯（定位崩溃/调用链）

这是定位段错误的第一命令

gdb 复制代码

bt            # 查看函数调用栈（崩溃时看哪一行出错）
bt full       # 查看完整调用栈 + 所有局部变量（最强）
frame 0       # 切换到指定栈帧

五、实战：C++ 段错误（Segmentation fault）排查

段错误是C++最常见的崩溃（空指针、野指针、数组越界），我们用GDB快速定位：

测试代码（故意制造空指针）

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

void test() {
    int* p = nullptr; // 空指针
    *p = 10; // 非法访问内存 → 段错误
}

int main() {
    test();
    return 0;
}

调试流程

编译：g++ -g -O0 main.cpp -o crash
启动GDB：gdb ./crash
运行程序：(gdb) run
程序崩溃，执行：(gdb) bt full
查看崩溃代码：(gdb) list
查看可疑指针：(gdb) print p

输出结果 ：直接看到p = 0x0（空指针），崩溃行一目了然。

六、C++ 专属调试技巧

GDB 对C++的类、对象、虚函数、STL、多线程有专属支持，这是区别于C语言调试的关键：

1. 调试C++ 类与对象

cpp 复制代码

class Test {
public:
    int num = 0;
    void func() { num = 100; }
};

gdb 复制代码

# 打印对象成员变量
print test_obj.num

# 调用对象成员函数
print test_obj.func()

# 调试虚函数
print *virtual_ptr # 查看虚表指针

2. 调试 STL 容器（vector/map/string）

默认GDB打印STL会很冗长，推荐直接访问元素：

gdb 复制代码

print vec.size()
print vec[0]
print map["key"]
print str.c_str()

3. 多线程调试

gdb 复制代码

info threads       # 查看所有线程
thread 2           # 切换到2号线程
break 10 thread 2  # 仅在2号线程第10行打断点

4. 观察点（监控内存修改）

排查内存被意外篡改的神器：

gdb 复制代码

watch p    # 当指针p的值改变时，程序自动暂停
rwatch p   # 当读取p时暂停
awatch p   # 读写p时都暂停

七、GDB 高级实用技巧

1. 日志输出

把调试信息保存到文件，方便复盘：

gdb 复制代码

set logging file gdb.log
set logging on

2. 跳过代码执行

调试时跳过某行错误代码，无需改源码：

gdb 复制代码

jump 15  # 直接跳转到第15行执行

3. 查看内存原始数据

gdb 复制代码

x/10i main  # 查看main函数的汇编代码
x/10w p     # 查看指针p指向的10个内存值

八、注意避坑

忘记加 -g 编译：GDB 看不到源码和变量，直接报废
开启编译器优化 ：-O2 会打乱代码行，单步执行异常
混淆 next 和 step ：n 不进函数，s 进函数，别用错

总结

对于C++来说，GDB 不是可选工具，而是必备技能：

基础：run/break/next/print/bt 搞定大多数的调试场景
进阶：core文件、多线程、观察点，搞定线上崩溃
C++专属：类、STL、虚函数调试，贴合实际开发

抛弃低效的cout/printf调试，熟练使用GDB后，排查bug的效率会提升10倍以上。