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GDB是什么?

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从现在开始,我将系统教大家学习使用 GDB,本节先解决第一个问题,即 GDB 是什么。

要知道,哪怕是开发经验再丰富的程序员,编写的程序也避免不了出错。程序中的错误主要分为 2 类,分别为语法错误和逻辑错误:
  • 程序中的语法错误几乎都可以由编译器诊断出来,很容易就能发现并解决;
  • 逻辑错误指的是代码思路或者设计上的缺陷,程序出现逻辑错误的症状是:代码能够编译通过,没有语法错误,但是运行结果不对。对于这类错误,只能靠我们自己去发现和纠正。

也就是说,程序中出现的语法错误可以借助编译器解决;但逻辑错误则只能靠自己解决。实际场景中解决逻辑错误最高效的方法,就是借助调试工具对程序进行调试。

所谓调试(Debug),就是让代码一步一步慢慢执行,跟踪程序的运行过程。比如,可以让程序停在某个地方,查看当前所有变量的值,或者内存中的数据;也可以让程序一次只执行一条或者几条语句,看看程序到底执行了哪些代码。

也就是说,通过调试程序,我们可以监控程序执行的每一个细节,包括变量的值、函数的调用过程、内存中数据、线程的调度等,从而发现隐藏的错误或者低效的代码。

对于初学者来说,学习调试可以增加编程的功力,能让我们更加了解自己的程序,比如变量是什么时候赋值的、内存是什么时候分配的,从而弥补学习的纰漏。调试是每个程序员必须掌握的基本技能,没有选择的余地!

就好像编译程序需要借助专业的编译器,调试程序也需要借助专业的辅助工具,即调试器(Debugger)。表 1 罗列了当下最流行的几款调试器:

表 1 常用的调试器
调试器名称 特 点
Remote Debugger Remote Debugger 是 VC/VS 自带的调试器,与整个IDE无缝衔接,使用非常方便。
WinDbg 大名鼎鼎的 Windows 下的调试器,它的功能甚至超越了 Remote Debugger,它还有一个命令行版本(cdb.exe),但是这个命令行版本的调试器指令比较复杂,不建议初学者使用。
LLDB XCode 自带的调试器,Mac OS X 下开发必备调试器。
GDB Linux 下使用最多的一款调试器,也有 Windows 的移植版。

本教程讲解的就是 GDB 调试器。

GDB是什么

GDB 全称“GNU symbolic debugger”,从名称上不难看出,它诞生于 GNU 计划(同时诞生的还有 GCC、Emacs 等),是 Linux 下常用的程序调试器。发展至今,GDB 已经迭代了诸多个版本,当下的 GDB 支持调试多种编程语言编写的程序,包括 C、C++、Go、Objective-C、OpenCL、Ada 等。实际场景中,GDB 更常用来调试 C 和 C++ 程序。

Windows 操作系统中,人们更习惯使用一些已经集成好的开发环境(IDE),如 VS、VC、Dev-C++ 等,它们的内部已经嵌套了相应的调试器。

GDB的吉祥物:弓箭鱼
图 1 GDB 的吉祥物:弓箭鱼

总的来说,借助 GDB 调试器可以实现以下几个功能:
  1. 程序启动时,可以按照我们自定义的要求运行程序,例如设置参数和环境变量;
  2. 可使被调试程序在指定代码处暂停运行,并查看当前程序的运行状态(例如当前变量的值,函数的执行结果等),即支持断点调试;
  3. 程序执行过程中,可以改变某个变量的值,还可以改变代码的执行顺序,从而尝试修改程序中出现的逻辑错误。

后续章节会做以上功能做详细的讲解,这里简单了解一下即可,不必深究。

正如从事 Windows C/C++ 开发的一定要熟悉 Visual Studio、从事 Java 开发的要熟悉 Eclipse 或 IntelliJ IDEA、从事 Android 开发的要熟悉 Android Studio、从事 iOS 开发的要熟悉 XCode 一样,从事 Linux C/C++ 开发要熟悉 GDB。

另外,虽然 Linux 系统下读者编写 C/C++ 代码的 IDE 可以自由选择,但调试生成的 C/C++ 程序一定是直接或者间接使用 GDB。可以毫不夸张地说,我所做那些 C/C++ 项目的开发和调试包括故障排查都是利用 GDB 完成的,调试是开发流程中一个非常重要的环节,因此对于从事 Linux C/C++ 的开发人员熟练使用 GDB 调试是一项基本要求。

“工欲善其事、必先利其器”,作为一名合格的软件开发者,至少得熟悉一种软件开发工具和调试器, 而对于 Linux C/C++ 后台开发,舍 GDB 其谁。

那么,GDB 如何安装,又该怎样使用,需要记住哪些指令呢?别急,我会后续的文章中给大家做详细的讲解。
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