【Linux】GDB/CGDB 調試器學習筆記

GDB/CGDB 調試器學習筆記

🚀 前言

GDB 是 GNU 項目下功能強大的命令行調試器，適用于 C/C++ 等多種語言。CGDB 則是在 GDB 之上構建的輕量級 curses 界面，適合喜歡終端操作且習慣 vi 風格的人。

一、GDB 入門篇

1. 編譯時帶調試信息

gcc -g -O0 -Wall -o myprog myprog.c

其中：

-g：生成調試信息；
-O0：關閉優化，調試體驗更準確 ([Red Hat Developers][1])。

2. 啟動 GDB

最基本的啟動方式：

gdb myprog
(gdb) run

也可以附加參數：

gdb --args myprog arg1 arg2

。

3. 常用命令

命令	作用
`help` / `apropos`	查看命令幫助
`break LOCATION` (`b`)	設置斷點
`run` (`r`)	運行程序
`next` (`n`)	單步，不進入函數
`step` (`s`)	單步，進入函數
`continue` (`c`)	繼續運行到下一個斷點
`print VAR` (`p`)	打印變量值
`info locals/args/breakpoints`	查看本地變量、參數、斷點信息
`watch VAR`	監視變量讀寫 ([TechBeamers][2], [Stanford University][3])

list (l): 顯示當前源代碼附近幾行 ([Stanford University][3])。
p arr@count: 打印數組或指針連續元素 ([Stanford University][3])。

4. 多線程 & 回溯調試

調試多線程：使用 info threads 查看線程；結合 watch 可觀察線程變量讀寫。
可逆調試（reverse debugging）：支持 reverse-continue (rc)、reverse-step (rs) 等命令，回溯執行路徑 ([Stack Overflow][4])。

二、CGDB：GDB 的終端 GUI 增強

1. CGDB 簡介

CGDB 是基于 curses 的終端調試界面，提供源代碼與 GDB 窗口的分屏顯示，鍵盤操作類似 vi ([cgdb.github.io][5])。

2. 安裝方法

一般用源碼編譯：

./configure
make
sudo make install

依賴 ncurses 與 readline ([heather.cs.ucdavis.edu][6])。

3. 快速入門操作

啟動：cgdb myprog
窗口之間切換：
- 源碼窗：按 Esc；
- GDB 窗：按 i ([cgdb.github.io][5], [Siddharth’s Blog][7])。
設置斷點：源碼窗中移動光標，按 space。
調整源碼窗大小：用 - 或 =。
常用 GDB 命令：在 GDB 窗中使用 b, n, s, c, bt, info threads 等 ([cseweb.ucsd.edu][8], [Android blog][9])。

4. 為什么使用 CGDB？

比 GDB 的 TUI 模式更穩定、有顏色顯示 ([heather.cs.ucdavis.edu][6])。
操作流暢、界面簡潔，適合 SSH 終端環境。
支持正則搜索、語法高亮、滾動命令歷史、Tab 補全等 ([cgdb.github.io][5])。

三、高級技巧與定制篇

1. `.gdbinit` 與自動加載

啟用歷史記錄：

set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history

支持自動加載本地文件：
```
add-auto-load-safe-path .
```
。
項目級 .gdbinit：通過 gdb -x project.gdbinit 加載，方便團隊共享 ([Interrupt][10])。

2. 條件斷點、命令、watchpoint

條件斷點：
```
break foo if count > 100
```
在斷點上附加命令：
```
break foo
commandsprint xcontinue
end
```
動態監視變量讀寫：watch var、watch -l var ([Reddit][11])。

3. Python 腳本 & 自定義宏

使用 GDB Python API，編寫自定義命令和輸出美化功能 ([Reddit][12])。
示例：定義函數 my_function 自動打印 $arg0，能在斷點時執行一系列操作 ([Medium][13])。

4. Pretty Printers & 插件

利用 pretty-printer 美化 STL、protobuf 等復雜結構。
安裝插件如 GEF、pwndbg 來擴展內存剖析、反匯編能力。

5. 核心轉儲 & 遠程調試

使用 gdb myprog --core core.1234 查看崩潰現場 ([Red Hat Developers][1])。
使用 gdbserver + target remote 實現遠端目標調試。

6. 腳本化 & 批處理

啟動時預設命令：
```
gdb -ex "break main" -ex run myprog
```
使用 -batch 模式運行腳本并自動退出，適用于 CI 環境。

四、延伸

以下是關于 Red?Hat 系列 GDB 教程 及 Interrupt（由?Memfault 發布）的進階技巧與 .gdbinit 配置 的詳細介紹。

4.1 Red?Hat 系列 GDB 教程

Red?Hat 提供了一套結構清晰、由淺入深的 GDB 教學系列，適合從入門到進階的用戶。

1. 初學者指南 ? “Getting started with the debugger”（第一篇）

作者：Keith Seitz，發表于?2021?年4月?30日。
涵蓋 GDB 的基礎使用流程，包括：
- 使用 gcc -g3 -O0 編譯以生成完整調試信息；
- 通過 help、apropos 探索 GDB 命令；
- 幫助新用戶移除命令分頁、打開歷史記錄等設置 ([Red Hat Developers][1], [Stanford University][2])。

2. Printf 樣式調試 ? “Printf?style debugging using GDB, Part 3”

作者：Kevin Buettner，發表于?2021?年12月?9日。
展示如何使用斷點觸發函數調用，例如：
- 設置 break insert；
- 使用 GDB 命令在每次斷點觸發時自動調用程序內部的打印函數，實現“打印式”調試 ([Red Hat Developers][3])。

3. 逆向執行與時間旅行 ? “Using GDB to time travel” 和 “Advanced time manipulation with GDB”

最新一篇發表于?2025?年6月?4日，由 Guinevere Larsen 撰寫。
展示 GDB 的逆向調試功能 —— 如 record stop、reverse-continue 等命令。
介紹使用“時間循環”調試隨機行為程序（例如游戲中的 hit/miss 邏輯） ([Red Hat Developers][4])。

總結：Red?Hat 教程覆蓋了從編譯、斷點與打印調試、命令自動化，再到逆向調試的完整流程，非常適合構建扎實調試能力。

4.2 Interrupt：Memfault 的進階 GDB 使用技巧 & `.gdbinit`

由 Memfault 發布的文章“Advanced GDB Usage”深入提升調試效率，提供大量技巧和 .gdbinit 配置建議 ([Interrupt][5])。

核心亮點包括：

1. `apropos` 搜索命令

通過：

(gdb) apropos regex

快速查找相關命令，尤其適用于超過1500條 GDB 指令環境。

2. 啟用命令歷史記錄

在 .gdbinit 中加入：

set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history

支持 Ctrl+R 進行交互式命令搜索 ([Interrupt][5])。

3. 項目級 `.gdbinit` 自動加載

建議為團隊創建統一的 .gdbinit，并通過腳本或 CLI 工具加載：

gdb -ix project.gdbinit myprog

便于共享宏、插件、加載配置 ([Interrupt][5])。

4. 源碼路徑映射

在代碼路徑不一致時，使用：

set substitute-path <orig> <local>
directory /local/src/…

確保調試器能正確定位源代碼。

5. 條件斷點與 watchpoint

條件斷點示例：
```
break foo if count > 100
```
watchpoint 示例：
```
watch var
watch -l var
```

可指定變量被 “讀/寫” 時觸發 ([Stack Overflow][6])。

6. Pretty?printers 與 Python 腳本

自定義打印復雜結構（如 STL、protobuf）；
使用 Python API 編寫命令或自動化腳本。

7. 多線程調試 & Backtrace for All Threads

使用 thread apply all backtrace 展示所有線程堆棧；適合 RTOS / 嵌入式環境調試 ([Medium][7], [Interrupt][8])。

8. 插件支持

推薦使用 GEF、pwndbg 等插件增強 GDB，包括內存剖析、匯編視圖等功能。

4.3 `.gdbinit` 示例模板

# 啟用歷史記錄
set history save on
set history size 10000
set history filename ~/.gdb_history# 禁用分頁
set pagination off# 自動加載本地 init 文件
add-auto-load-safe-path .# 源碼路徑映射
set substitute-path /build/dir /home/dev/project
directory /home/dev/project/src# 常用斷點宏
define bpfuncbreak $arg0commandssilentbacktracecontinueend
end# Condition breakpoint 示例
# break process_data if data_size > 1024# Watchpoint 示例
# watch -l config# 加載 pretty?printer 和插件
# source ~/gef/gef.py
# source ~/pwndbg/gdbinit.py

可以將此內容保存為 ~/.gdbinit（或項目下的 project.gdbinit），并通過 gdb -ix project.gdbinit 加載。

4.4 小結

資源	內容重點
Red?Hat GDB 教程	從基礎編譯、`printf` 風格調試到逆向調試，內容循序漸進。
Interrupt (Memfault)	高效調試實用技巧：命令歷史、源碼映射、watchpoint、Python 自動化、插件支持等全面覆蓋。

推薦做法：

先閱讀 Red?Hat 系列建立基礎；
再應用 Interrupt 的 .gdbinit 和高級操作；
最后通過 Python 腳本 + 插件（如 GEF/pwndbg）定制調試工具鏈。

5 參考資料

[1]: https://developers.redhat.com/articles/the-gdb-developers-gnu-debugger-tutorial-part-1-getting-started-with-the-debugger?utm_source=chatgpt.com "Get Started with our GNU Debugger Tutorial - Red Hat Developer"
[2]: https://web.stanford.edu/class/archive/cs/cs107/cs107.1194/resources/gdb?utm_source=chatgpt.com "CS107 GDB and Debugging"
[3]: https://developers.redhat.com/articles/2021/12/09/printf-style-debugging-using-gdb-part-3?utm_source=chatgpt.com "Printf-style debugging using GDB, Part 3 - Red Hat Developer"
[4]: https://developers.redhat.com/articles/2025/06/04/advanced-time-manipulation-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced time manipulation with GDB - Red Hat Developer"
[5]: https://interrupt.memfault.com/blog/advanced-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage - Interrupt - Memfault"
[6]: https://stackoverflow.com/questions/71966464/gdbs-gdbinit-issues-annoying-feedback-when-focus-cmd-is-used?utm_source=chatgpt.com "GDB's .gdbinit issues annoying feedback when \"focus cmd\" is used"
[7]: https://olof-astrand.medium.com/advanced-debugging-with-gdb-reverse-execution-pretty-printer-and-asan-b27ef335d036?utm_source=chatgpt.com "Advanced debugging with gdb (Reverse execution , Pretty-Printer ..."
[8]: https://community.memfault.com/t/advanced-gdb-usage-interrupt/284?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage | Interrupt - Blog"[1]: https://developers.redhat.com/articles/the-gdb-developers-gnu-debugger-tutorial-part-1-getting-started-with-the-debugger?utm_source=chatgpt.com "Get Started with our GNU Debugger Tutorial - Red Hat Developer"
[2]: https://techbeamers.com/how-to-use-gdb-top-debugging-tips/?utm_source=chatgpt.com "GDB Tutorial: Essential GDB Tips to Learn Debugging - TechBeamers"
[3]: https://web.stanford.edu/class/archive/cs/cs107/cs107.1258/resources/gdb.html?utm_source=chatgpt.com "CS107 GDB and Debugging - Stanford University"
[4]: https://stackoverflow.com/questions/1471226/most-tricky-useful-commands-for-gdb-debugger?utm_source=chatgpt.com "Most tricky/useful commands for gdb debugger - Stack Overflow"
[5]: https://cgdb.github.io/docs/cgdb.html?utm_source=chatgpt.com "CGDB Manual 0.8.0"
[6]: https://heather.cs.ucdavis.edu/~matloff/cgdb.html?utm_source=chatgpt.com "A Quick-Start Tutorial on the CGDB Debugging Interface"
[7]: https://r3x.github.io/posts/gdb_advanced/?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Debugging - Siddharth Muralee"
[8]: https://cseweb.ucsd.edu/classes/fa09/cse141/tutorial_gcc_gdb.html?utm_source=chatgpt.com "Tutorial of gcc and gdb - UCSD CSE"
[9]: https://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-cgdb-with-ndk-debug-and-cgdb-tutorial/?utm_source=chatgpt.com "Using cgdb with ndk-debug (and cgdb tutorial) - Android blog"
[10]: https://interrupt.memfault.com/blog/advanced-gdb?utm_source=chatgpt.com "Advanced GDB Usage - Interrupt - Memfault"
[11]: https://www.reddit.com/r/C_Programming/comments/13tyt0z/a_quick_intro_to_gdb/?utm_source=chatgpt.com "A quick intro to gdb. : r/C_Programming - Reddit"
[12]: https://www.reddit.com/r/cpp/comments/iw3h9w/protips_for_gdb/?utm_source=chatgpt.com "Protips for GDB? : r/cpp - Reddit"
[13]: https://altmannmarcelo.medium.com/gdb-advanced-techniques-expanding-gdb-functionality-with-custom-function-execution-ccf50894f61b?utm_source=chatgpt.com "GDB Advanced Techniques: Expanding GDB Functionality with ..."