GDB: 从单线程调试到多线程调试 (MFiX 单步调试)

引言

在软件开发中，调试是必不可少的一环，本文将重点介绍通过 GDB 进行调试的过程。我们将以 MFiX（一款开源多相流计算软件）为例介绍单线程到多线程调试的过程。

一、单线程调试

单线程调试是指在程序的单个执行线程中进行调试。在 MFiX 应用程序的单线程模式下进行调试，具体操作如下：

1. 编译 MFiX 应用程序时需要在 gcc/g++ 编译器中增加 -g 选项，以生成可调试信息的可执行文件；
2. 执行 gdb 命令进入调试模式：

$ gdb mfix.exe

1. 在 gdb 中启动 mfix 应用程序并设置断点。

(gdb) b /home/user/mfix/src/main.c:123
Breakpoint 1 at 0x804a372: file /home/user/mfix/src/main.c, line 123.

1. 运行程序并在断点处暂停程序的执行：

(gdb) run
Starting program: /home/user/mfix/src/mfix.exe
Warning:
Cannot insert breakpoints:
Cannot access memory at address 0x80dc9bac
(gdb) c
Continuing.

1. 当程序执行到断点处，程序会自动被暂停，可以使用下面的命令查看变量的值：

(gdb) print i
$1 = 123456

1. 单步执行程序，并查看每个执行代码的行数：

(gdb)n
Single stepping until exit from function main,
which has no line number information.

Program exited normally.

二、多线程调试

MFiX 应用程序在多线程模式下运行，因此我们需要在多线程模式下进行调试。在进入多线程调试模式之前，需要对编译选项进行一些设置，如下：

$ gcc -g -pthread -o mfix.exe mfix.c

其中，-pthread 选项用于编译时链接 pthread 库。

进入多线程调试模式的具体过程如下：

1. 启动 gdb，使用 file 命令指定可执行文件：

$ gdb mfix.exe
(gdb) file mfix.exe
Reading symbols from mfix.exe...done.

1. 在 gdb 中设置当前使用的线程：

(gdb) info threads
  1 Thread 0x7ffff7ffb740 (LWP 10213)  main (argc=1, argv=0x7fffffffdbf8) at main.c:123
  2 Thread 0x7ffff6ffd700 (LWP 10220)  pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:185
(gdb) thread 2
[Switching to thread 2 (Thread 0x7ffff6ffd700 (LWP 10220))]#0  pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 ()

1. 继续执行程序：

(gdb) continue
Continuing.

1. 当程序执行到断点处，程序会自动暂停：

Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffdbe8) at src/main.c:123
123     mfix_step();

1. 查看当前线程的堆栈信息：

(gdb) where
#0  main (argc=1, argv=0x7fffffffdbe8) at src/main.c:123
(gdb) bt 
#0  main (argc=1, argv=0x7fffffffdbe8) at src/main.c:123

1. 切换到主线程，并查看当前变量的值：

(gdb) thread 1
(gdb) p x
$1 = 0

1. 查看程序中所有的线程：

(gdb) info threads
  1 Thread 0x7ffff7ffb740 (LWP 10213)  main (argc=1, argv=0x7fffffffdbf8) at main.c:123
  2 Thread 0x7ffff6ffd700 (LWP 10220)  pthread_cond_wait@@GLIBC_2.3.2 () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/pthread_cond_wait.S:185

以上就是在 MFiX 多线程应用程序中使用 GDB 进行单步调试的过程。

总结

本文简要介绍了在 MFiX 应用程序中使用 GDB 进行单线程和多线程调试的过程，希望可以对读者在实际场景中使用调试工具有所帮助。在进行多线程调试时，需要注意线程的切换和变量值的查看，有助于发现程序中隐藏的缺陷和错误。