GDB動態(tài)打印，不需重新編譯

嵌入式大雜燴

本系列專題，旨在介紹一些非常實用，卻不為大多數(shù)人所知的調(diào)試技巧。靈活運用這些調(diào)試技巧，能夠輕松解決一些我們經(jīng)常遇到并為之困惑的問題，大大提高程序調(diào)試的效率。
感興趣的朋友，歡迎關(guān)注！
引言 - 程序調(diào)試的痛關(guān)于程序調(diào)試，有人喜歡各種調(diào)試工具，有人喜歡用簡單直接的log打印。兩種方法各有各的優(yōu)勢和不足，大多時候是可以互補的。
在Linux環(huán)境下，GDB是各種調(diào)試工具中的佼佼者，而printf則是各種日志打印方法中的典型代表。

調(diào)試問題時候，你遇到過下面的情況嗎？

代碼添加打印信息進行調(diào)試，突然發(fā)現(xiàn)添加打印的位置不對，或者別的地方也需要添加打印信息。

于是，重新修改源碼，重新添加打印，重新編譯，重新部署，重新運行，重新調(diào)試，重新分析。

當我們費了九牛二虎之力把這些都弄好之后，很不幸地又發(fā)現(xiàn)了新的問題，然后不得不反復進行這些過程。

而且，當問題定位出來之后，我們之前花費很大力氣添加的調(diào)試信息，還必須從程序中刪除掉。


對于簡單的程序，這些尚可接受。但是，在大型項目中，單是編譯構(gòu)建過程可能就要幾十分鐘，甚至數(shù)個小時，而部署過程則更為復雜。
你能想象得出，在這樣的項目中一直重復這些過程，是一件多么痛苦的事情嗎？
那么，有沒有一種方法，既不需要修改源碼，又能隨時在程序中任何地方任意添加打印信息呢？
當然有！GDB的動態(tài)打印功能正式為此而生的！

GDB Dynamic PrintfGDB提供了Dynamic Printf功能，下文我們稱之為動態(tài)打印。利用這個功能，我們可以在不修改程序源碼的情況下，隨時在程序的任何地方添加格式化打印。
如此一來，當然也就不需要重新編譯和部署的過程了。
我們先看一個簡單的示例，然后再詳細介紹它的實現(xiàn)原理，和相關(guān)命令的用法。
示例一個簡單示例，如下圖所示：

先編譯一下：
gcc -g test.c -o test然后用GDB進行調(diào)試：

和期望的一樣，程序沒有任何打印輸出。
現(xiàn)在，我們在第6行、第11行、第14行分別添加一個動態(tài)打印斷點，用下面的命令：
dprintf 6,"Hello, World!
"
dprintf 11,"i = %d, a = %d, b = %d
",i,a,b
dprintf 14,"Leaving! Bye bye!
"如下圖：

稍微解釋一下：
第6行的語句會打印一句“Hello, World!”
第11行會把i、a、b的值分別打印出來
第14行打印“Leaving! Bye bye!”
設(shè)置好之后，查看一下斷點的信息：

已經(jīng)設(shè)置成功了。然后，重新運行：

看到了吧，盡管我們并沒有對源碼做任何修改，且沒有重新編譯，但程序仍然按照我們的設(shè)置，打印出了我們想要的信息！
是不是很神奇呢？GDB的動態(tài)打印功能究竟是如何工作的呢？
GDB 動態(tài)打印實現(xiàn)原理在上面的示例中，在設(shè)置好動態(tài)打印的信息之后，我們可以用info break命令查看所設(shè)置的信息。
可見，GDB的動態(tài)打印，本質(zhì)上也是一種特殊的斷點。但是，它與一般的斷點又有所區(qū)別。
一般的斷點被觸發(fā)后，會中斷程序執(zhí)行，然后等待用戶操作，并且用戶必須輸入continue命令讓程序恢復執(zhí)行。
而動態(tài)打印斷點被觸發(fā)后，程序也會暫時中斷執(zhí)行，但是不需要等待用戶響應，而是直接執(zhí)行用戶預設(shè)的格式化打印語句，并自動恢復程序的執(zhí)行。
GDB動態(tài)打印的使用方法設(shè)置動態(tài)打印的命令是dprintf，格式如下：
dprintf location,format string,arg1,arg2,...dprintf命令和C語言中的printf的用法很相似，支持格式化打印。
相比printf函數(shù)，dprintf命令多了一個location參數(shù)，用于指定動態(tài)打印被觸發(fā)的位置。
和break命令設(shè)置斷點時一樣，location可以是文件名:行號、函數(shù)名、或者具體的地址等。
除了location外，剩余的幾個參數(shù)，就和printf()函數(shù)一致了。format指定字符串打印的格式，后面幾個參數(shù)指定打印的數(shù)據(jù)來源。
以上面示例中的命令為例：
dprintf 6,"Hello, World!
"
dprintf 11,"i = %d, a = %d, b = %d
",i,a,b
dprintf 14,"Leaving! Bye bye!
"在功能上等價于下圖中右側(cè)的代碼：

到這里，GDB動態(tài)打印的最基本功能就介紹完了。
斷點信息丟失怎么辦？在實際項目的調(diào)試過程中，難免會由于各種原因而必須要反復的調(diào)試才能定位出問題的原因，或者徹底理解程序的代碼邏輯。
然而，dprintf本質(zhì)上也是一種斷點，因此，當調(diào)試結(jié)束后，本次調(diào)試時設(shè)置的斷點信息就全部丟失了。如果要再次調(diào)試的話，就不得不重新設(shè)置一遍。
如果每次調(diào)試過程中，只需要設(shè)置一兩個動態(tài)打印的話，那倒也簡單。
可是，如果需要設(shè)置十幾個甚至幾十個動態(tài)打印呢？難道每次調(diào)試都要全部重新設(shè)置一遍嗎？想想都是一件比較麻煩的事情，對吧？
其實，GDB也有對應的處理方案，很簡單就可以解決！
保存和加載GDB斷點信息為了解決上面提到的問題，GDB很貼心地提供了對斷點信息保存和加載的功能。
GDB中，可以把當前所設(shè)置的各種類型的斷點信息全部保存在一個腳本文件中。這其中當然也包括dprintf設(shè)置的動態(tài)打印信息。
只需要執(zhí)行下面的命令即可：
save breakpoints file_name這條命令會把當前所有的斷點信息都保存在file_name指定的文件中。
等下次進行調(diào)試時，可以把file_name文件中的斷點信息重新加載起來。有兩種方法：
啟動GDB時使用“-x file_name”參數(shù)。
在GDB中執(zhí)行source file_name命令。
[/ol]下面分別演示一下。
保存斷點信息
我們用GDB重新啟動上面示例中的test程序：
用dprintf設(shè)置好斷點。
用info break命令查看一下斷點信息。
執(zhí)行“save breakpoints test.bp”命令，把斷點信息保存在test.bp文件中。
[/ol]

我們看下一下test.bp中究竟保存了什么內(nèi)容：

原來，就是我們之前執(zhí)行的三條dprintf命令，并且是以文本形式存在test.bp中的。
接下來，我們用兩種方法分別加載test.bp中的斷點信息。
用-x參數(shù)加載斷點信息

可見，指定-x參數(shù)后，GDB在開始調(diào)試程序之前，會從指定的文件中把斷點信息加載進來，并重新設(shè)置在程序中。因此，執(zhí)行run命令后，程序能夠按照我們的預期正常執(zhí)行動態(tài)打印功能。
source命令加載斷點信息

GDB把test加載起來之后，info break并沒有顯示出任何斷點信息。然后，我們執(zhí)行source test.bp命令，GDB會把斷點信息從test.bp加載進來，并重新設(shè)置在test程序中。
結(jié)語由于篇幅所限，本文只是介紹了GDB動態(tài)打印的基本功能和使用方法。其實，它還有很多高階的用法和技巧，以后會再更新文章進行講解。
程序調(diào)試是每個程序員必須要熟練掌握的基本技能，在整個計算機知識體系結(jié)構(gòu)中，它占據(jù)著非常重要的地位。
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