gdb —— GNU 调试器（崩溃还原 / 死锁定位 / 逻辑错误的瑞士军刀）

更新时间：2026-08-13

这个工具是做什么的

perf 告诉你哪个函数烧 CPU，strace 告诉你狂调哪些 syscall——但程序停不下来、停错地方、数据不对时，需要让程序在指定位置暂停并检视内部状态，这就是 gdb（GNU Debugger）的领地。它是 Linux 上最通用的调试器：可调试 C/C++/汇编/Rust/Go（需插件），支持断点、单步、内存/寄存器检视、多线程、core dump 离线分析。

可以回答什么问题

问题	怎么用
程序段错误/abort 崩了，死在哪一行？	gdb ./prog core → bt 看崩溃栈
程序卡死了/死锁了，各个线程在等什么？	gdb -p <PID> → thread apply all bt，看谁持锁等谁
变量值怎么变成了 0？哪个时刻变的？	break file:line + watch x，定位最后写入者
某个函数参数/返回值是什么？	break <func> → print args / finish 后看返回寄存器
数组越界/内存被踩，谁干的？	watch buf[0] 或 x 观察内存，看写入方
线上进程卡住不动，现场是什么？	gdb -p <PID> → thread apply all bt（无 GDB 权限时退路见末尾）
C++ 异常在哪里抛出、为何没被捕获？	catch throw / catch catch
只看汇编时程序怎么走的？	disassemble /m <func> + si/ni 汇编单步

数据来源与原理（简版）

• 来源接口：ptrace(2) 系统调用。gdb 是 tracer，目标进程是 tracee；内核在两者之间转发"停/放行/读写"三类指令。ptrace 完整模型（tracer/tracee、ptrace-stop、四大类操作）见 ptrace.md。
• 断点三兄弟：
  • 软件断点：gdb 把目标指令第一个字节改写为 0xCC（int3），命中后内核发 SIGTRAP 停住目标，gdb 再恢复原字节并把 RIP 回退到断点处。可随便下、数量多，但改的是代码段（-O0 下没问题，写保护页除外）。
  • 硬件断点：用 CPU 调试寄存器 DR0-DR3 + DR7，不改内存，适合只读区域/内核热路径；数量有限（通常 4 个）。
  • 观测点（watchpoint）：监视数据地址的读写，本质是硬件断点（或退化为逐指令模拟）。最适合抓"谁改了这个变量"。
• 单步：PTRACE_SINGLESTEP 置 EFLAGS.TF，执行一条指令后触发 #DB 异常再停下。
• 符号解析：优先 .symtab / .debug_info（编译时 -g）；没有就按 build-id 查 ~/.debug/.build-id/ 缓存，或走 debuginfod 远程拉取。符号分离/归档的完整工作流见 symbol-separation.md；bt 全是 ?? 的排查见 core-dump.md §5.1。
• 开销特性：与 strace 类似，走 ptrace 会让目标进程显著变慢（尤其单步），适合开发和测试阶段，生产环境尽量用 core/gcore 离线分析。

yum install gdb / apt install gdb

⚠️ 内核安全策略 ptrace_scope（/proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope）默认只允许父进程附加子进程，附加别人的进程通常要 sudo；容器里要加 SYS_PTRACE capability。详见 ptrace.md 的 ptrace_scope 一节。

一、启动三式

gdb ./prog                    # ① 启动并加载可执行文件
gdb ./prog core.12345         # ② 离线分析 core（崩溃现场还原，见 core-dump.md）
gdb -p <PID>                  # ③ 附加到运行中的进程（Ctrl-C 停下目标，q 退出时可选 detach）

常用参数：

参数	作用
-q	安静模式，不打印版本版权信息
-tui	进入文本界面（上半源码/汇编，下半命令行）
-batch	批处理模式：执行完 -ex 命令就退出，不交互——脚本/自动化首选
-ex "命令"	启动后先执行一条 gdb 命令，可重复多次
-x script.gdb	执行脚本文件（等价于交互里 source）
--args ./prog a b	把后面的参数当程序参数传入（省去 set args）

启动文件：gdb 会先读 ~/.gdbinit（用户级）和 ./.gdbinit（目录级，需信任配置）。批量脚本、pretty-printer、自定义命令都可以放这里。

二、基本调试循环（最核心的五连）

(gdb) break main              # ① 设断点：函数 / 文件:行 / 文件:函数 / *地址
(gdb) run                     # ② 启动（或 restart）；运行到断点/信号/异常停下
(gdb) bt                      # ③ 看调用栈，判断"停在哪条路径上"
(gdb) print x                 # ④ 查变量值（格式：/x 十六进制 /s 字符串 /f 浮点 /t 二进制）
(gdb) continue                # ⑤ 继续跑，等下一个断点；next/step 则单步推进

三、断点体系

3.1 断点类型

break worker_loop                 # 按函数名
break main.cpp:100                # 按 文件:行号
break main.cpp:worker_loop        # 按 文件:函数（同名函数消歧义）
break *0x40123a                   # 按地址（配 disassemble 用）
break main.cpp:100 if i == 10     # 条件断点：只在条件成立时停（比手动 continue 高效）
tbreak main.cpp:100               # 临时断点：命中一次自动删除
rbreak Worker::                    # 正则断点：给所有匹配符号设断点
hbreak main.cpp:100               # 硬件断点：用调试寄存器，不改内存

info breakpoints                  # 列出所有断点（含编号/状态/命中次数）
delete 2                          # 删 2 号断点；delete 删全部
disable 2 / enable 2              # 禁用/启用，不删
clear main.cpp:100                # 按位置删断点
ignore 2 100                      # 跳过 2 号断点前 100 次命中
commands 2                        # 给 2 号断点挂命令列表（命中后自动执行）
> print x
> continue                        # 不加 continue 会停在断点
> end
save breakpoints bp.txt           # 保存断点 → 换环境后 source bp.txt 恢复

断点生效时机：run 之后才真正写入。改完代码要重新编译再 run——gdb 不感知源码变化，行号/符号错位是常见坑。

3.2 观测点（watchpoint）——抓"谁改了它"

watch x                   # 数据 x 被写就停
rwatch x                  # 数据 x 被读就停
awatch x                  # 读写都停
watch *(int*)0x7fff...    # 监视裸地址

适合定位内存被踩/变量莫名变值：设好观测点后 continue，gdb 会精确停在被写的那条指令上。局部变量在离开作用域时观测点自动失效。

3.3 catch —— 抓信号与 C++ 异常

catch throw               # C++ 异常抛出时停（定位"异常从哪抛的"）
catch catch               # 异常被捕获时停
catch syscall write       # 目标进程调 write 时停
catch signal SIGSEGV      # 收到 SIGSEGV 时停
info catchpoints

四、执行控制

命令	含义	典型用途
continue (c)	继续运行	到下一个断点
next (n)	单步，不进入函数	跳过函数调用
step (s)	单步，进入函数	钻进被调函数内部
finish (fin)	跑完当前函数并返回	看函数返回值
until (u)	跑到当前行/指定位置	快速跳出循环
nexti (ni)	单步一条汇编指令（不进入 call）	汇编级调试
stepi (si)	单步一条汇编指令（进入 call）	同上
jump *0x4012ab	跳到指定地址继续执行	跳过已知坏代码段
return	立即从当前函数返回	伪造函数结果继续跑
signal SIGUSR1	给程序发信号	测试信号处理

set print pretty on        # 结构体/容器美化打印
set pagination off         # 关闭分页（批处理/脚本必设，否则卡住）
set disassembly-flavor intel   # 反汇编用 Intel 语法（更常见）

五、查看数据

5.1 变量与表达式

print x                   # 简写 p；print i+1 可求表达式
print/x p                 # 十六进制（/x /d /u /o /t /c /f /s）
print *p                  # 解指针
ptype node                # 打印类型定义
info locals               # 当前帧所有局部变量
info args                 # 当前帧所有参数
set var x = 42            # 运行期改值（临时绕过 bug 继续调试）
call func(1, 2)           # 调用目标进程里的函数（危险但有用）
display x                 # 每次停下自动打印 x；undisplay N 取消

5.2 内存检视 x（重点，格式固定为 x/<数量><单位><格式>）

x/10xw &buf        # 10 个 4 字节十六进制字
x/20i main         # 反汇编 20 条指令
x/8gb buf          # 8 个 8 字节
x/32bx &arr        # 32 个单字节十六进制（字节级看内存布局）
x/s str            # 字符串
x/f &d             # 浮点

单位	含义	格式	含义
b	1 字节	x	十六进制
h	2 字节	d	十进制
w	4 字节	u	无符号十进制
g	8 字节	o	八进制
i	指令	t	二进制
s	字符串	c	字符
f	浮点	a	地址

5.3 寄存器

info registers            # 全部寄存器（含标志位）
info registers rip rsp    # 只看关键的
print $rax                # x86-64 函数返回值通常在这

x86-64 寄存器语义速查（参数/返回值/调用约定）见 x86-64-registers.md。

六、栈操作（bt 全解析）

bt                        # 调用栈，最底下是 main，最上面是当前函数
bt full                   # 每帧带局部变量+参数（最常用！崩溃分析首选）
bt 5 / bt -5              # 只看前/后 5 帧
frame 2                   # 切到 2 号帧（#0 是当前帧）
up / down                 # 往调用者/被调者方向切一帧
info frame                # 当前帧详情（栈基址、PC、函数参数）

空指针崩溃现场长这样，bt 第一帧直接给答案：

(gdb) bt
#0  Worker::print (this=0x0) at worker.cpp:18   ← this=0x0，空指针实锤
#1  0x00000000004011d2 in main () at main.cpp:42

七、多线程 / 多进程调试

info threads                # 列出所有线程（gdb 自己编的号 ←→ LWP）
thread 3                    # 切到 3 号线程
thread apply all bt         # ★ 所有线程各自打栈——死锁/卡死第一招
thread apply 1 3 bt         # 只打 1、3 号线程
set scheduler-locking on    # 单步时只放行当前线程（默认其他线程会继续跑）
set print thread-events on  # 显示线程创建/退出

set follow-fork-mode child    # fork 后跟子进程（默认 parent）
set detach-on-fork on|off     # on: 另一个进程脱离调试；off: 两个都管
info inferiors                # 多进程调试时的进程列表

死锁定位完整实战（thread find LWP、从 mutex 地址反查持锁者、信号 handler 里的死锁闭环）见 gdb-deadlock-locate.md——本文 §7 是它的前置基础。

八、源码与汇编级调试

list / list main.cpp:100      # 看源码（带行号），默认 10 行
set listsize 30               # 调整 list 行数
disassemble main              # 反汇编函数
disassemble /m main           # 源码 + 汇编对照（查编译产物/优化）
layout asm / layout src       # TUI 分屏：上半汇编/源码，下半命令
layout split                  # 源码+汇编+命令三分屏

汇编级调试（si 逐指令、看 $rip/寄存器、配 disassemble）适合：定位未定义行为、验证优化器产物、读库代码无源码时。-O2 下源码与指令对不上是正常的（见 compile-link-load.md 的优化一节）。

九、批处理与自动化（生产排查利器）

# 离线分析 core：一条命令打印全部线程栈（配合 systemd 定时抓取脚本）
gdb -batch -ex "set pagination off" -ex "bt full" \
    -ex "thread apply all bt" ./prog core.12345

# 附加线上进程，抓线程栈后立即退出
sudo gdb -batch -ex "thread apply all bt" -p <PID>

# 在线抓 core（进程活着，先凝固现场再慢慢看）
gcore <PID>                    # 生成 <PID>.core，可离线 gdb 分析

常用组合：-batch（非交互退出）+ -ex（多条命令）+ set pagination off（防分页卡死）+ set confirm off（防确认提示）。thread apply all bt 三件套是任何 crash/卡死现场的第一动作。

十、与 core dump / 符号的配合

• 崩溃还原全流程：gdb ./prog core → bt full → frame N → info locals → x 看关键内存。core 文件结构（PT_NOTE 寄存器快照 / PT_LOAD 内存镜像）与生成配置见 core-dump.md。
• 符号对不上：bt 全是 ?? → 编译没 -g、二进制被 strip、或 build-id 缓存缺失。解决路径见 symbol-separation.md：-g 编译、保留 /usr/lib/debug 分离调试信息、debuginfod 远程拉符号。
• coredumpctl（systemd）：coredumpctl debug 一条命令自动找到二进制+符号进 gdb，比手拼路径省事。

十一、常见场景速查

场景	命令组合
段错误还原现场	gdb prog core → bt → frame 0 → info locals → x 看可疑内存
程序卡死/死锁	gdb -p <PID> → thread apply all bt → 找"谁等谁"（深入见 gdb-deadlock-locate.md）
变量值错	break <行> → print x → watch x → continue 抓写入者
数组越界踩内存	watch buf[0] / x/32bx &buf 观察 → 定位越界写入
函数结果不对	break <func> → finish → print $rax（x86-64）
C++ 异常吞了	catch throw → run → 停在抛出点看构造参数
线上进程挂起	sudo gdb -batch -ex "thread apply all bt" -p <PID>（无 ptrace 权限时：gcore 或等 core）
疑是优化器 bug	disassemble /m <func> + si 核对产物；-O0 重编对比

无 GDB 可用的退路：strace -p <PID> 看卡在哪个 syscall、/proc/<PID>/stack 看内核栈、perf sched 看调度等待——但用户态栈只有 gdb/core 拿得到。

十二、命令速查总表

类	命令	作用
启动	gdb ./prog / gdb -p PID / gdb prog core	三种入口
	-batch -ex ... / -x script	批处理 / 脚本
断点	break tbreak rbreak hbreak	四类断点
	watch rwatch awatch	数据观测
	catch throw catch syscall catch signal	事件捕获
	info breakpoints delete disable ignore commands save/source	断点管理
运行	run continue next step finish until	执行控制
	nexti stepi jump return signal	汇编/跳转
数据	print ptype x display info locals/args set var call	查看/修改
栈	bt bt full frame up down info frame	调用栈
线程/进程	info threads thread thread apply all bt scheduler-locking	并发调试
	follow-fork-mode detach-on-fork info inferiors	多进程
源码/汇编	list disassemble layout set disassembly-flavor	代码视窗
信息	help apropos <词> info <主题> show/set	自助查询

help <命令> 是 gdb 自带的离线手册；apropos watch 按关键字搜命令——记不全时靠这两条。

与同仓库文档的关系

文档	与本文关系
cpp-debug.md	本文是系统教程（从启动到批处理全覆盖），该文是高级技巧合集（汇编级/内存碎片量化等进阶），互不重复、互相衔接
gdb-deadlock-locate.md	本文 §7 打底，该文是死锁定位实战延伸
core-dump.md	本文 §10 打底，该文讲 core 生成配置与符号前置
ptrace.md	gdb 底层的内核机制（tracer/tracee、ptrace-stop、ptrace_scope）
symbol-separation.md	符号分离/归档/build-id cache，bt 全是 ?? 的根治
strace.md	无 GDB 时看 syscall 层面的退路

一句话总结：perf 找"哪里烧 CPU"，strace 找"疯狂调什么 syscall"，gdb 找"程序停在哪、数据为何错"——三者回答的是三个不同的问题，崩溃现场还原永远从 gdb <程序> <core> + bt full 开始。