Linux用戶空間調(diào)試工具有哪些

這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)碛嘘P(guān)Linux用戶空間調(diào)試工具有哪些，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。

在Linux系統(tǒng)中使用調(diào)試工具可以幫助我們監(jiān)測(cè)、控制和糾正其他程序的程序。

1.print 語句

這是一個(gè)基本的原始的調(diào)試問題的方法。 我們可以在程序中插入print語句來了解控制流和變量值。 雖然這是一個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)， 但它有一些缺點(diǎn)。 程序需要進(jìn)行編輯以添加print語句，然后必須重新編譯，重新運(yùn)行來獲得輸出。 如果要調(diào)試的程序相當(dāng)大，這是一個(gè)耗時(shí)的方法。

2. 查詢

在某些情況下，我們需要弄清楚在一個(gè)運(yùn)行在內(nèi)核中的進(jìn)程的狀態(tài)和內(nèi)存映射。為了獲得這些信息，我們不需要在內(nèi)核中插入任何代碼。 相反，可以用 /proc 文件系統(tǒng)。

/proc 是一個(gè)偽文件系統(tǒng)，系統(tǒng)一啟動(dòng)運(yùn)行就收集著運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的信息 (cpu信息, 內(nèi)存容量等)。

ls /proc的輸出

正如你看到的, 系統(tǒng)中運(yùn)行的每一個(gè)進(jìn)程在/proc文件系統(tǒng)中有一個(gè)以進(jìn)程id命名的項(xiàng)。每個(gè)進(jìn)程的細(xì)節(jié)信息可以在進(jìn)程id對(duì)應(yīng)的目錄下的文件中獲得。

ls /proc/pid的輸出

解釋/proc文件系統(tǒng)內(nèi)的所有條目超出了本文的范圍。一些有用的列舉如下：

• /proc/cmdline -> 內(nèi)核命令行

• /proc/cpuinfo -> 關(guān)于處理器的品牌，型號(hào)信息等

• /proc/filesystems -> 文件系統(tǒng)的內(nèi)核支持的信息

• /proc//cmdline -> 命令行參數(shù)傳遞到當(dāng)前進(jìn)程

• /proc//mem -> 當(dāng)前進(jìn)程持有的內(nèi)存

• /proc//status -> 當(dāng)前進(jìn)程的狀態(tài)

3. 跟蹤

strace的和ltrace是兩個(gè)在Linux中用來追蹤程序的執(zhí)行細(xì)節(jié)的跟蹤工具。

strace:

strace攔截和記錄系統(tǒng)調(diào)用及其接收的信號(hào)。對(duì)于用戶，它顯示了系統(tǒng)調(diào)用、傳遞給它們的參數(shù)和返回值。strace的可以附著到已在運(yùn)行的進(jìn)程或一個(gè)新的進(jìn)程。它作為一個(gè)針對(duì)開發(fā)者和系統(tǒng)管理員的診斷、調(diào)試工具是很有用的。它也可以用來當(dāng)做一個(gè)通過跟蹤不同的程序調(diào)用來了解系統(tǒng)的工具。這個(gè)工具的好處是不需要源代碼，程序也不需要重新編譯。

使用strace的基本語法是：

strace 命令

strace有各種各樣的參數(shù)。可以檢查看strace的手冊(cè)頁來獲得更多的細(xì)節(jié)。

strace的輸出非常長，我們通常不會(huì)對(duì)顯示的每一行都感興趣。我們可以用’-e expr’選項(xiàng)來過濾不想要的數(shù)據(jù)。

用 -p pid 選項(xiàng)來綁到運(yùn)行中的進(jìn)程.

用-o選項(xiàng)，命令的輸出可以被重定向到文件。

strace過濾成只有系統(tǒng)調(diào)用的輸出

ltrace:

ltrace跟蹤和記錄一個(gè)進(jìn)程的動(dòng)態(tài)（運(yùn)行時(shí)）庫的調(diào)用及其收到的信號(hào)。它也可以跟蹤一個(gè)進(jìn)程所作的系統(tǒng)調(diào)用。它的用法是類似與strace。

ltrace command

-i 選項(xiàng)在調(diào)用庫時(shí)打印指令指針。

-S 選項(xiàng)被用來現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)調(diào)用和庫調(diào)用

所有可用的選項(xiàng)請(qǐng)參閱ltrace手冊(cè)。

ltrace捕捉STRCMP庫調(diào)用的輸出

4. Valgrind

Valgrind是一套調(diào)試和分析工具。它的一個(gè)被廣泛使用的默認(rèn)工具M(jìn)emcheck可以攔截malloc()，new()，free()和delete()調(diào)用。換句話說，它在檢測(cè)下面這些問題非常有用：

• 內(nèi)存泄露

• 重釋放

• 訪問越界

• 使用未初始化的內(nèi)存

• 使用已經(jīng)被釋放的內(nèi)存等。

它直接通過可執(zhí)行文件運(yùn)行。

Valgrind也有一些缺點(diǎn)，因?yàn)樗黾恿藘?nèi)存占用，會(huì)減慢你的程序。它有時(shí)會(huì)造成誤報(bào)和漏報(bào)。它不能檢測(cè)出靜態(tài)分配的數(shù)組的訪問越界問題。

為了使用它，首先請(qǐng)下載并安裝在你的系統(tǒng)上?？梢允褂貌僮飨到y(tǒng)上的包管理器來安裝。

使用命令行安裝需要解壓縮和解包下載的文件。

1. tar -xjvf valgring-x.y.z.tar.bz2 (where x.y.z is the version number you are trying to install)

進(jìn)入新創(chuàng)建的目錄（的valgrind-XYZ）內(nèi)運(yùn)行以下命令：

2. ./configure
   make
   make install

讓我們通過一個(gè)小程序(test.c)來理解valgrind怎么工作的:

1. 
   

2. #include
   void f(void)
   {
   int x = malloc(10 * sizeof(int));
   x[10] = 0;
   }
   int main()
   {
   f();
   return 0;
   }

編譯程序:

1. gcc -o test -g test.c

現(xiàn)在我們有一個(gè)可執(zhí)行文件叫做’test’。我們現(xiàn)在可以用valgrind來檢測(cè)內(nèi)存錯(cuò)誤：

1. valgrind –tool=memcheck –leak-check=yes test

這是valgrind呈現(xiàn)錯(cuò)誤的輸出：

valgrind顯示堆溢出和內(nèi)存泄漏的輸出

正如我們?cè)谏厦婵吹降南?，我們正在試圖訪問函數(shù)f未分配的內(nèi)存以及分配尚未釋放的內(nèi)存。

5. GDB

GDB是來自自由軟件基金會(huì)的調(diào)試器。它對(duì)定位和修復(fù)代碼中的問題很有幫助。當(dāng)被調(diào)試的程序運(yùn)行時(shí)，它給用戶控制權(quán)去執(zhí)行各種動(dòng)作， 比如:

• 啟動(dòng)程序

• 停在指定位置

• 停在指定的條件

• 檢查所需信息

• 改變程序中的數(shù)據(jù) 等。

你也可以將一個(gè)崩潰的程序coredump附著到GDB并分析故障的原因。

GDB提供很多選項(xiàng)來調(diào)試程序。 然而，我們將介紹一些重要的選擇，來感受如何開始使用GDB。

如果你還沒有安裝GDB，可以在這里下載：GDB官方網(wǎng)站。

編譯程序:

為了用GDB調(diào)試程序，必須使用gcc的’-g’選項(xiàng)進(jìn)行編譯。這將以操作系統(tǒng)的本地格式產(chǎn)生調(diào)試信息，GDB利用這些信息來工作。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序（example1.c）執(zhí)行被零除用來顯示GDB的用法:

2. #include
   int divide()
   {
   int x=5, y=0;
   return x / y;
   }
   int main()
   {
   divide();
   }

展示GDB用法的例子

調(diào)用 GDB:

通過在命令行中執(zhí)行g(shù)db來啟動(dòng)gdb:

調(diào)用 gdb

調(diào)用后, 它將等待終端命令并執(zhí)行，直到退出。

如果一個(gè)進(jìn)程已經(jīng)在運(yùn)行，你需要將GDB連接到它上面，可以通過指定進(jìn)程ID來實(shí)現(xiàn)。假設(shè)程序已經(jīng)崩潰，要分析問題的原因，則用GDB分析core文件。

啟動(dòng)程序:

一旦你在GDB里面，使用run命令來啟動(dòng)程序進(jìn)行調(diào)試。

給程序傳參數(shù):

使用set args給你的程序傳參數(shù)，當(dāng)程序下次運(yùn)行時(shí)將獲得該參數(shù)。’show args’將顯示傳遞給程序的參數(shù)。

檢查堆棧:

每當(dāng)程序停止，任何人想明白的第一件事就是它為什么停止，以及怎么停在那里的。該信息被稱為反向跟蹤。由程序產(chǎn)生每個(gè)函數(shù)調(diào)用和局部變量，傳遞的參數(shù)，調(diào)用位置等信息一起存儲(chǔ)在堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)塊種，被稱為一幀。我們可以使用GDB來檢查所有這些數(shù)據(jù)。 GDB從最底層的幀開始給這些幀編號(hào)。

• bt: 打印整個(gè)堆棧的回溯

• bt 打印n個(gè)幀的回溯

• frame : 切換到指定的幀，并打印該幀

• up : 上移’n’個(gè)幀

• down : 下移’n’個(gè)幀 ( n默認(rèn)是1)

檢查數(shù)據(jù):

程序的數(shù)據(jù)可以在里面GDB使用’print’命令進(jìn)行檢查。例如，如果’x’是調(diào)試程序內(nèi)的變量，’print x’會(huì)打印x的值。

檢查源碼:

源碼可以在GDB中打印。默認(rèn)情況下，’list’命令會(huì)打印10行代碼。

• list : 列出’linenum’行周圍的源碼

• list : 從’function’開始列出源碼

• disas : 顯示該函數(shù)機(jī)器代碼

停止和恢復(fù)程序:

使用GDB，我們可以在必要的地方設(shè)置斷點(diǎn)，觀察點(diǎn)等來停止程序。

• break : 在’location’設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)。當(dāng)在程序執(zhí)行到這里時(shí)斷點(diǎn)將被擊中，控制權(quán)被交給用戶。

• watch : 當(dāng)’expr’被程序?qū)懭攵宜闹蛋l(fā)生變化時(shí)GDB將停止

• catch : 當(dāng)’event’發(fā)生時(shí)GDB停止

• disable : 禁用指定斷點(diǎn)

• enable : 啟用指定斷點(diǎn)

• delete : 刪除 斷點(diǎn)/觀察點(diǎn)/捕獲點(diǎn)。 如果沒有傳遞參數(shù)默認(rèn)操作是在所有的斷點(diǎn)

• step: 一步一步執(zhí)行程序

• continue: 繼續(xù)執(zhí)行程序，直到執(zhí)行完畢

退出 GDB:

用’quit’命令還從GDB中退出。

GDB還有更多的可用選項(xiàng)。里面GDB使用help選項(xiàng)了解更多詳情。

在GDB中獲得幫助

Linux有哪些版本

Linux的版本有：Deepin、UbuntuKylin、Manjaro、LinuxMint、Ubuntu等版本。其中Deepin是國內(nèi)發(fā)展最好的Linux發(fā)行版之一；UbuntuKylin是基于Ubuntu的衍生發(fā)行版；Manjaro是基于Arch的Linux發(fā)行版；LinuxMint默認(rèn)的Cinnamon桌面類似Windows XP簡(jiǎn)單易用；Ubuntu則是以桌面應(yīng)用為主的Linux操作系統(tǒng)。

上述就是小編為大家分享的Linux用戶空間調(diào)試工具有哪些了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。