比GDB方便n倍的调试工具——CGDB

这篇文章就来分享一下CGDB的最基本使用方法，如果是第一次听说，强烈建议您体验一下，一定会爱上它的！

有 bug 的示例代码

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>

typedef struct USER_DATA{
	char data[32];
	unsigned short data_len;
	unsigned int flag;
}__attribute((packed))__;

const unsigned char *	g_data =  "hello";

/*
功能：加载一段数据
参数1:  data[OUT]: 数据被加载的缓冲区
参数2:  len [OUT]：实际被加载的数据的长度
返回值: 0-成功，else-失败
*/
static int get_data(unsigned char *data, unsigned int *len)
{
	assert(data && len);
	memcpy((void *)data, (void *)g_data, strlen(g_data));
	*len = strlen(g_data);
	return 0;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 创建结构体变量
	struct USER_DATA user_data;
	user_data.flag = 0xA5;
	
	// 往结构体变量中加载数据
	if (0 == get_data(user_data.data, &user_data.data_len))
	{
		printf("get_data ok! \n");
		printf("data_len = %d, data = %s \n", user_data.data_len, user_data.data);
		printf("user_data.flag = 0x%x \n", user_data.flag);  // 期望值：0xA5
	}
	else
	{
		printf("get_data failed! \n");
	}
	return 0;
}

在编译之前，先看一下代码，你能发现其中的bug吗？

当然了，在编译的时候，编译器以Warning的方式给出了风险提示。因为示例代码很简单，所以很容易发现。

但是在一个项目中，如果不喜欢消除编译Warning警告的话，这个bug还是比较隐蔽的。

编译测试代码：gcc -g test.c -o test

因为要使用GDB调试，所以别忘了加上-g选项。

GDB 调试操作

$ gdb ./test
(gdb) r   // 直接全速执行一次
(gdb) r
Starting program: /home/captain/demos_2022/cgdb/test 
test start... 
get_data ok! 
data_len = 5, data = hello 
user_data.flag = 0x0 
[Inferior 1 (process 9933) exited normally]

发现user_data.flag的值不对，决定在调用get_data之前的那行下一个断点，然后从头开始执行：

查看代码行号：

(gdb) l main
18		*len = strlen(g_data);
19		return 0;
20	}
21	
22	int main(int argc, char *argv[])
23	{
24		struct USER_DATA user_data;
25		user_data.flag = 0xA5;
26		if (0 == get_data(user_data.data, &user_data.data_len))
27		{

下断点在25行：

(gdb) b 25
Breakpoint 1 at 0x400771: file test.c, line 25.

开始运行：

(gdb) r
Starting program: /home/captain/demos_2022/cgdb/test 

Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffdc58) at test.c:25
25		user_data.flag = 0xA5;

在断点处停了下来，此时该赋值语句还没有执行，所以先单步执行一次：

(gdb) step
26		if (0 == get_data(user_data.data, &user_data.data_len))

此时，打印一下这个变量user_data.flag的值和地址：

因为待会进入被调用函数，这个变量就不可见了，所以需要通过地址来打印。

(gdb) print &user_data.flag
$1 = (unsigned int *) 0x7fffffffdb62
(gdb) print/x user_data.flag
$2 = 0xa5

此时赋值是正确的，再接着往下执行，进入被调用函数get_data()了，

(gdb) step
get_data (data=0x7fffffffdb40 "n\333\377\377\377\177", len=0x7fffffffdb60) at test.c:16
16		assert(data && len);

这个函数一共就4行代码，我们每单步执行一句，就打印一下user_data.flag变量的内容。

单步执行下一行memcpy处，并且看一下user_data.flag变量地址处的内容是否仍然为：0xa5:

(gdb) step
17		memcpy((void *)data, (void *)g_data, strlen(g_data));
(gdb) print/x *0x7fffffffdb62
$3 = 0xa5

继续单步执行(因为不需要跟进memcpy、strlen的内部，所以使用next命令)，并打印：

(gdb) next
18		*len = strlen(g_data);     // 这一句即将被执行
(gdb) print/x *0x7fffffffdb62
$4 = 0xa5
(gdb) next
19		return 0;
(gdb) print/x *0x7fffffffdb62
$5 = 0x0

发现问题了：在执行*len = strlen(g_data)语句之后，变量user_data.flag地址中的内容就被改变了。

再仔细检查一下代码，就可以诊断出是数据类型使用错了。

解决bug: get_data()函数的最后一个参数，应该是unsigned short型指针才正确。

问题是解决了，但是回过头来看一下gdb的调试过程，还是比较繁琐的：调试指令和代码显示夹杂在一起，需要敲很多指令。

CGDB 调试操作

启动CGDB之后，终端窗口被评分为上下两部分：上面是代码窗口，下面是调试窗口。

按下ESC键进入代码窗口，此时可以上下浏览代码，并且可以进行一系列的操作：

空格键：设置或者取消断点;

o：查看代码所在的文件;

/ 或者 ?：在代码中搜索字符串;

。。。

还有很多方便的快捷键：

-：缩小代码窗口;

+：扩大代码窗口;

gg: 光标移动到文件头部;

GG：光标移动到文件尾部;

ctrl + b：代码向上翻一页;

ctrl + u：代码向上翻半页;

ctrl + f：代码向下翻一页;

ctrl + d：代码向下翻半页;

按下i键回到调试窗口，进入调试模式，使用的调试指令与GDB几乎一样！

也就是说：可以在实时查看代码的情况下进行调试操作，大大提高了效率。

我们按照上面GDB的调试过程走一遍：

按下ESC键进入代码窗口，此时代码前面的行号如果是白色的，表示所在的当前行。

按下j键，向下移动高亮的当前行。当移动到25行时，如下：

按下空格键，表示在此行设置一个断点，此时行号变成红色的：

并且在调试窗口打印一行信息:

(gdb) 
Breakpoint 1 at 0x400771: file test.c, line 25.

按下i键回到调试操作窗口，然后输入运行指令r，会在第25行停下来的，如下绿色的箭头所示：

当然了，调试窗口也会打印出相关信息：

(gdb) r
Starting program: /home/captain/demos_2022/cgdb/test 

Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffdc58) at test.c:25

单步step执行这条赋值语句，然后打印一下user_data.flag的值和地址：

(gdb) print/x user_data.flag
1: /x user_data.flag = 0xa5
(gdb) print &user_data.flag
2: &user_data.flag = (unsigned int *) 0x7fffffffdb62

此时，赋值语句正确执行，打印的值也是符合预期的。

再执行单步指令，进入函数get_data()内部：

(gdb) step
get_data (data=0x7fffffffdb40 "n\333\377\377\377\177", len=0x7fffffffdb60) at test.c:16

此时，上面的代码窗口自动进入get_data()相关的代码，如下所示：

继续单步，在执行赋值语句*len = strlen(g_data);之前打印一下变量user_data.flag地址中的内容：

(gdb) print/x *0x7fffffffdb62
$2 = 0xa5

正确！然后执行赋值语句之后，再次打印：

(gdb) next
(gdb) print/x *0x7fffffffdb62
$3 = 0x0

发现问题：在执行*len = strlen(g_data)语句之后，变量user_data.flag地址中的内容就被改变了。

小结：

CGDB的操作过程，虽然我写的比较啰嗦，但是实际使用起来，真的是非常的丝滑，就像巧克力一样！

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转自微信公众号：IOT物联网小镇