Golang

GDB调试

Posted by 胡伟煌 on 2017-09-01

1. GDB简介

GDB是FSF(自由软件基金会)发布的一个强大的类UNIX系统下的程序调试工具。使用GDB可以做如下事情：

  1. 启动程序，可以按照开发者的自定义要求运行程序。
  2. 可让被调试的程序在开发者设定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）
  3. 当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事。
  4. 动态的改变当前程序的执行环境。

目前支持调试Go程序的GDB版本必须大于7.1。

编译Go程序的时候需要注意以下几点

  1. 传递参数-ldflags “-s”，忽略debug的打印信息
  2. 传递-gcflags “-N -l” 参数，这样可以忽略Go内部做的一些优化，聚合变量和函数等优化，这样对于GDB调试来说非常困难，所以在编译的时候加入这两个参数避免这些优化。

2. 常用命令

2.1. list

简写命令l，用来显示源代码，默认显示十行代码，后面可以带上参数显示的具体行，例如：list 15，显示十行代码，其中第15行在显示的十行里面的中间，如下所示。

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10	        time.Sleep(2 * time.Second)
11	        c <- i
12	    }
13	    close(c)
14	}
15	
16	func main() {
17	    msg := "Starting main"
18	    fmt.Println(msg)
19	    bus := make(chan int)

2.2. break

简写命令 b,用来设置断点，后面跟上参数设置断点的行数，例如b 10在第十行设置断点。

2.3. delete

简写命令 d,用来删除断点，后面跟上断点设置的序号，这个序号可以通过info breakpoints获取相应的设置的断点序号，如下是显示的设置断点序号。

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Num     Type           Disp Enb Address            What
2       breakpoint     keep y   0x0000000000400dc3 in main.main at /home/xiemengjun/gdb.go:23
breakpoint already hit 1 time

2.4. backtrace

简写命令 bt,用来打印执行的代码过程，如下所示：

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#0  main.main () at /home/xiemengjun/gdb.go:23
#1  0x000000000040d61e in runtime.main () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:244
#2  0x000000000040d6c1 in schedunlock () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:267
#3  0x0000000000000000 in ?? ()

2.5. info

info命令用来显示信息，后面有几种参数，我们常用的有如下几种：

1、 info locals

显示当前执行的程序中的变量值

2、 info breakpoints

显示当前设置的断点列表

3、 info goroutines

显示当前执行的goroutine列表，如下代码所示,带*的表示当前执行的

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* 1  running runtime.gosched
* 2  syscall runtime.entersyscall
  3  waiting runtime.gosched
  4  runnable runtime.gosched

2.6. print

简写命令p，用来打印变量或者其他信息，后面跟上需要打印的变量名，当然还有一些很有用的函数$len()和$cap()，用来返回当前string、slices或者maps的长度和容量。

2.7. whatis

用来显示当前变量的类型，后面跟上变量名，例如whatis msg,显示如下：

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type = struct string

2.8. next

简写命令 n,用来单步调试，跳到下一步，当有断点之后，可以输入n跳转到下一步继续执行

2.9. coutinue

简称命令 c，用来跳出当前断点处，后面可以跟参数N，跳过多少次断点

2.10. set variable

该命令用来改变运行过程中的变量值，格式如：set variable <var>=<value>

3. 调试过程

3.1. 示例代码

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package main
import (
    "fmt"
    "time"
)
func counting(c chan<- int) {
    for i := 0; i < 10; i++ {
        time.Sleep(2 * time.Second)
        c <- i
    }
    close(c)
}
func main() {
    msg := "Starting main"
    fmt.Println(msg)
    bus := make(chan int)
    msg = "starting a gofunc"
    go counting(bus)
    for count := range bus {
        fmt.Println("count:", count)
    }
}

3.2. 调试步骤

编译文件，生成可执行文件gdbfile:

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go build -gcflags "-N -l" gdbfile.go

通过gdb命令启动调试：

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gdb gdbfile

启动之后首先看看这个程序是不是可以运行起来，只要输入run命令回车后程序就开始运行，程序正常的话可以看到程序输出如下，和我们在命令行直接执行程序输出是一样的：

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(gdb) run
Starting program: /home/xiemengjun/gdbfile
Starting main
count: 0
count: 1
count: 2
count: 3
count: 4
count: 5
count: 6
count: 7
count: 8
count: 9
[LWP 2771 exited]
[Inferior 1 (process 2771) exited normally]

好了，现在我们已经知道怎么让程序跑起来了，接下来开始给代码设置断点：

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(gdb) b 23
Breakpoint 1 at 0x400d8d: file /home/xiemengjun/gdbfile.go, line 23.
(gdb) run
Starting program: /home/xiemengjun/gdbfile
Starting main
[New LWP 3284]
[Switching to LWP 3284]
 
Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23          fmt.Println("count:", count)

上面例子b 23表示在第23行设置了断点，之后输入run开始运行程序。现在程序在前面设置断点的地方停住了，我们需要查看断点相应上下文的源码，输入list就可以看到源码显示从当前停止行的前五行开始：

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(gdb) list
18      fmt.Println(msg)
19      bus := make(chan int)
20      msg = "starting a gofunc"
21      go counting(bus)
22      for count := range bus {
23          fmt.Println("count:", count)
24      }
25  }

现在GDB在运行当前的程序的环境中已经保留了一些有用的调试信息，我们只需打印出相应的变量，查看相应变量的类型及值：

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(gdb) info locals
count = 0
bus = 0xf840001a50
(gdb) p count
$1 = 0
(gdb) p bus
$2 = (chan int) 0xf840001a50
(gdb) whatis bus
type = chan int

接下来该让程序继续往下执行，请继续看下面的命令

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(gdb) c
Continuing.
count: 0
[New LWP 3303]
[Switching to LWP 3303]
 
Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)
(gdb) c
Continuing.
count: 1
[Switching to LWP 3302]
 
Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)

每次输入c之后都会执行一次代码，又跳到下一次for循环，继续打印出来相应的信息。设想目前需要改变上下文相关变量的信息，跳过一些过程，并继续执行下一步，得出修改后想要的结果：

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(gdb) info locals
count = 2
bus = 0xf840001a50
(gdb) set variable count=9
(gdb) info locals
count = 9
bus = 0xf840001a50
(gdb) c
Continuing.
count: 9
[Switching to LWP 3302]
 
Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)

最后稍微思考一下，前面整个程序运行的过程中到底创建了多少个goroutine，每个goroutine都在做什么：

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(gdb) info goroutines
* 1 running runtime.gosched
* 2 syscall runtime.entersyscall
3 waiting runtime.gosched
4 runnable runtime.gosched
(gdb) goroutine 1 bt
#0 0x000000000040e33b in runtime.gosched () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:927
#1 0x0000000000403091 in runtime.chanrecv (c=void, ep=void, selected=void, received=void)
at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/chan.c:327
#2 0x000000000040316f in runtime.chanrecv2 (t=void, c=void)
at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/chan.c:420
#3 0x0000000000400d6f in main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:22
#4 0x000000000040d0c7 in runtime.main () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:244
#5 0x000000000040d16a in schedunlock () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:267
#6 0x0000000000000000 in ?? ()

通过查看goroutines的命令我们可以清楚地了解goruntine内部是怎么执行的，每个函数的调用顺序已经明明白白地显示出来了。

参考《Go Web编程》


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