一、 调试流程概览#

步骤 命令 说明
1. 编译带调试信息 g++ -g program.cpp -o program 生成包含调试信息的可执行文件
2. 启动调试器 gdb program.exe 启动 GDB 并加载程序
3. 设置断点 break main 或 b 15 在函数或行号设置断点
4. 运行程序 run 开始执行程序
5. 控制执行 next, step, continue 单步执行或继续
6. 检查变量 print variable 查看变量值
7. 退出调试 quit 退出 GDB

详细调试步骤#

1. 编译带调试信息的程序#

首先使用 -g 选项编译，生成包含调试信息的可执行文件：

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# 基本编译（包含调试信息）
g++ -g main.cpp -o main.exe

# 推荐编译选项（调试版本）
g++ -g -O0 -Wall -Wextra -std=c++17 main.cpp -o main.exe

# 如果有多个源文件
g++ -g -O0 *.cpp -o program.exe

编译选项说明：

  • -g：生成调试信息
  • -O0：关闭优化（调试时必需，防止代码乱跳）
  • -Wall -Wextra：显示所有警告
  • -std=c++17：使用 C++17 标准

2. 启动 GDB 调试器#

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# 方式 1：启动 GDB 并直接加载程序
gdb main.exe

# 方式 2：先启动 GDB，再手动加载程序
gdb
(gdb) file main.exe

3. 基本调试命令#

设置断点 (Breakpoints)#

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# 在函数入口设置断点
(gdb) break main
(gdb) b main

# 在特定行号设置断点
(gdb) break 15
(gdb) b 15

# 在特定文件的特定行设置断点
(gdb) break main.cpp:20

# 设置条件断点
(gdb) break 25 if i == 5

# 查看所有断点
(gdb) info breakpoints

# 删除断点
(gdb) delete 1        # 删除1号断点
(gdb) d               # 删除所有断点

运行和控制程序执行#

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# 运行程序
(gdb) run
(gdb) r

# 传入命令行参数运行
(gdb) run arg1 arg2

# 单步执行（Next，不进入函数内部）
(gdb) next
(gdb) n

# 单步执行（Step，进入函数内部）
(gdb) step
(gdb) s

# 继续执行到下一个断点
(gdb) continue
(gdb) c

# 执行完当前函数并返回到调用处
(gdb) finish

# 直到退出当前循环或到达当前行之后
(gdb) until

查看和修改变量#

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# 打印变量值
(gdb) print variable
(gdb) p variable

# 打印表达式或数组成员
(gdb) p i + 5
(gdb) p array[3]
(gdb) p object.member

# 手动修改变量值（调试逻辑时很有用）
(gdb) set variable i = 10

# 自动显示变量（每次停顿时都会显示）
(gdb) display variable
(gdb) undisplay 1      # 取消编号为1的自动显示

# 查看变量类型
(gdb) whatis variable

# 查看当前作用域的局部变量
(gdb) info locals

# 查看函数传入参数
(gdb) info args

查看代码和调用栈#

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# 查看当前行附近的源代码
(gdb) list
(gdb) l

# 查看特定位置代码
(gdb) list 15
(gdb) list main

# 查看调用栈（Backtrace）
(gdb) backtrace
(gdb) bt

# 查看当前所在的栈帧信息
(gdb) frame
(gdb) info frame

# 切换到指定的栈帧（用于查看父函数的变量）
(gdb) frame 2

完整调试示例#

示例程序：debug_demo.cpp#

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#include <iostream>
#include <vector>

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    int sum = 0;
    
    std::cout << "Calculating factorial sum..." << std::endl;
    
    for (int i = 0; i < numbers.size(); i++) {
        int fact = factorial(numbers[i]);
        sum += fact;
        std::cout << numbers[i] << "! = " << fact << std::endl;
    }
    
    std::cout << "Total sum: " << sum << std::endl;
    return 0;
}

调试会话#

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# 1. 编译
g++ -g -O0 -Wall debug_demo.cpp -o debug_demo.exe

# 2. 启动
gdb debug_demo.exe

# 3. 常用操作序列
(gdb) b main                    # 断在入口
(gdb) b factorial               # 断在递归函数
(gdb) r                         # 开始跑

(gdb) n                         # 走一步
(gdb) p numbers                 # 看看 vector 里的东西
(gdb) c                         # 跳到 factorial 断点
(gdb) p n                       # 看看递归参数
(gdb) watch sum                 # 监视 sum 变量，变了就停
(gdb) c                         # 继续
(gdb) q                         # 搞定退出

高级调试#

条件断点和观察点#

  • 条件断点：(gdb) break 15 if i == 3
  • **观察点 (Watchpoints)**：
  • watch var：当变量被写入时暂停。
  • rwatch var：当变量被读取时暂停。
  • awatch var：当变量被读或写时暂停。

多线程调试#

  • info threads：查看所有线程。
  • thread <ID>：切换到特定线程。
  • break line thread <ID>：只在特定线程中设置断点。

信号处理#

  • info signals：查看 GDB 如何处理各种系统信号。
  • handle SIGINT stop：收到中断信号时停止程序。

实用命令速查#

命令 简写 功能
run r 运行程序
break b 设置断点
next n 单步执行（跳过函数）
step s 单步执行（进入函数）
continue c 继续执行到下个断点
print p 打印变量值
backtrace bt 查看调用栈
list l 查看源代码
info b i b 查看断点列表
delete d 删除断点
quit q 退出 GDB

调试场景#

1. 调试已崩溃 (Segment Fault) 的程序#

利用 Core Dump 文件：

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gdb program.exe core.dump
(gdb) bt          # 直接定位崩溃瞬间的函数调用链
(gdb) p *this     # 查看当时对象的状态

2. 调试正在运行的程序#

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# 找到进程 PID 后直接附加
gdb -p <PID>

# 或者在 GDB 内部附加
(gdb) attach <PID>

常见问题解决#

  • 找不到调试信息：检查 file program.exe 的输出。如果没有 with debug_info，请确认 g++ 编译时加了 -g。
  • **变量被优化掉 (value optimized out)**：确保编译参数是 -O0。
  • No symbol table：确认没有执行过 strip 命令，该命令会移除所有调试符号。