【Linux】想学习Linux不看这一篇你就慢了--＞工具篇(四)gdb、进度条程序
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前言： 本篇博客我们来了解最后一个工具gdb，至此我们在Linux上就可以进行编写代码、调试代码、编译代码，一整套完整的线路便贯穿了起来，文章结尾我们就开始在Linux上写第一段程序进度条以此打开Linux新篇章。如果大家对于之前工具陌生或者遗忘那个，请务必进行复习，不然难以进行，大家加油！
📕一、 Linux调试器 - gdb
✨1. gdb是什么
GDB 是 GNU 项目开发的一个命令行源代码级调试器。它是 Linux 和其他类 Unix 系统（如 macOS，BSD）上 C、C++、Rust、Go、Fortran 等编程语言开发的标准调试工具。简单来说，GDB 允许你深入正在运行的程序内部：
- 1️⃣启动程序： 在受控环境下运行你的程序。
- 2️⃣暂停执行： 在特定点（断点）或发生特定事件（如信号）时停止程序。
- 3️⃣检查状态： 当程序暂停时，你可以查看：
- 变量的值（局部变量、全局变量）。
- 程序执行到了哪一行源代码。
- 函数调用堆栈（
backtrace）。 - 寄存器的内容。
- 内存区域的内容。
- 4️⃣控制执行： 在暂停点之后，你可以：
- 单步执行代码（逐行
step或逐过程next）。 - 继续执行直到下一个断点或程序结束
continue。 - 跳入函数调用
step或跳过函数调用next。 - 跳出当前函数
finish。 - 甚至在运行时修改变量的值（小心使用！）。
- 5️⃣分析崩溃： 当程序崩溃（如段错误 Segmentation Fault）时，GDB 可以加载产生的
core dump文件，让你查看程序崩溃时的状态（调用栈、变量值等），极大地方便了事后分析。
总结的说就是和VS环境中进行调试是一样的效果，只不过操作不同罢了
✨2. gdb的使用
更改发行版本：
默认情况下我们在Linux上是无法进行调试的，因为gcc/g++默认生成的可执行是release版本的
相信在学习C语言时所使用的VS环境，页面上方有release/debug更换的按钮，那么到底是什么意思呢？ debug版本就是生成的可执行是调试版本，里面加了一些供程序员进行调试的信息 release版本就是去掉了调试的信息，文件大小更小了，把一些对于用户没有价值的东西去掉 总结如下： 特性Debug 版本Release 版本优化等级无优化（
-O0）高级优化（如-O2/-O3）调试符号包含（可被 GDB 等调试器读取）不包含（或剥离）代码可读性代码顺序与源代码一致代码被重排、内联、删减（难以阅读）性能慢（保留所有检查）快（激进优化）文件大小大（含调试信息）小（无冗余信息）运行时检查启用（如断言assert()）禁用（断言被忽略）适用场景开发、调试阶段正式部署给用户
那么如何更改Linux下的发行版本？
gcc test.c -o testdebug -g
只需在gcc编译时后面加入-g即可
使用指令
readelf -S XXXX(可执行文件名称)
就可以查看Linux下可执行程序二进制代码的一些信息。elf就是Linux下的可执行文件格式形式，可以观察到，debug版本里面多了一些调试信息
调试阶段：
我们将以下述代码为例进行调试：
1 #include<stdio.h>
2
3
4 int Add(int left, int right)
5 {
6 return left + right;
7 }
8
9 int main()
10 {
11 int sum = Add(10, 20);
12 printf("sum = %d\n", sum);
13 printf("hello gdba\n");
14 printf("hello gdbb\n");
15 printf("hello gdbc\n");
16 printf("hello gdbd\n");
17 printf("hello gdbe\n");
18 printf("hello gdbf\n");
19 printf("hello gdbg\n");
20 printf("hello gdbh\n");
21 printf("hello gdbi\n");
22 printf("hello gdbj\n");
23 return 0;
24 }1️⃣进入调试模式
- 使用指令gdb XXX(调试版本可执行)
2️⃣显示代码
- 指令：l
- l + n(行号)：从第n行开始显示
需要注意：gdb会记住上次输入的指令，之后按回车即可
3️⃣断点相关指令
- break 行号：在某一行设置断点。b 行号即可
- break 函数名：在某个函数开头设置断点
- info break ：查看断点信息。info b即可
- delete 断电的编号：删除断点。d 编号即可
4️⃣调试运行
- r：运行，有断点会在第一个断点处停下，无断点直接运行结束
- c：运行至下一个断点处结束
- n：逐过程，即在调用函数处不进入函数内部
- s：逐语句，在调用函数处进入函数内
5️⃣显示变量
- breaktrace(或bt)：查看各级函数调用堆栈
- p 变量：打印变量值。（该指令只会显示一次，不会随着程序的执行而变动）
- display 变量：常显示变量，会类似VS环境中随着程序的变动而改变
- undisplay 变量编号：将常显示变量取消
6️⃣其它指令
- finish：执行到当前函数返回，然后停下来等待命令（这个指令可以让我们去判断错误具体出现在那个函数）
- until：跳转到指定行，并且前面程序均已执行
7️⃣退出调试模式
- 指令 quit：退出gdb。q即可
总结：
上面的指令都了解的话，用起来gdb已经没啥大问题了，下面把常见的一些gdb指令总结一下，如果再后续的使用过程中用到了，大家回来查阅即可。
- list／l 行号：显示binFile源代码，接着上次的位置往下列，每次列10行。
- list／l 函数名：列出某个函数的源代码。
- r或run：运行程序。
- n 或 next：单条执行。
- s或step：进入函数调用
- break(b) 行号：在某一行设置断点
- break 函数名：在某个函数开头设置断点
- info break ：查看断点信息。
- finish：执行到当前函数返回，然后挺下来等待命令
- print(p)：打印表达式的值，通过表达式可以修改变量的值或者调用函数
- p 变量：打印变量值。
- set var：修改变量的值
- continue(或c)：从当前位置开始连续而非单步执行程序
- run(或r)：从开始连续而非单步执行程序
- delete breakpoints：删除所有断点
- delete breakpoints n：删除序号为n的断点
- disable breakpoints：禁用断点
- enable breakpoints：启用断点
- info(或i) breakpoints：参看当前设置了哪些断点
- display 变量名：跟踪查看一个变量，每次停下来都显示它的值
- undisplay：取消对先前设置的那些变量的跟踪
- until X行号：跳至X行
- breaktrace(或bt)：查看各级函数调用及参数
- info（i) locals：查看当前栈帧局部变量的值
- quit：退出gdb
📕二、Linux下第一条程序-进度条
✨1. 背景知识：
先看一段代码：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("这是一个试验程序");
sleep(3);
return 0;
}运行之后，会发现，printf竟然没有打印，而是停了3秒之后才出现，相信你会说，你自己sleep了3秒，能怪人家不出现？请看下述代码：
printf("这是一个试验程序\n"); 如果在printf加了回车换行，你会惊奇的发现，printf先打印，然后休眠了3秒之后代码才结束，这是为何？好，知识点来了。
知识点1：
首先针对于没有回车换行，为什么没有？
是因为此时printf所要打印的内容，储存在了缓冲区，而有了\n为什么就有了呢？
这涉及到了标准输出（stdout）的缓冲机制，如下：
缓冲机制类型
- 行缓冲（Line-buffered）：遇到换行符
\n时自动刷新缓冲区（立即输出内容）。 - 全缓冲（Fully-buffered）：缓冲区满或显式刷新时才输出。
- 无缓冲（Unbuffered）：立即输出（如
stderr）。
而终端环境下的 stdout 默认是行缓冲
因此两段代码的具体解释如下：
printf("这是一个试验程序\n"); // 末尾有换行符
sleep(3);-
\n触发刷新：换行符使缓冲区立即刷新，内容立刻显示在终端。 - 后续休眠：之后程序休眠 3 秒，用户先看到输出，再等待。
printf("这是一个试验程序"); // 无换行符
sleep(3);- 缓冲区未刷新：输出内容暂存于内存缓冲区（未满且未遇到
\n）。 - 先休眠 3 秒：程序进入休眠，此时终端无输出。
- 程序结束时刷新：
main函数返回前，自动刷新所有缓冲区，内容在休眠结束后显示。
所以也就是说终端环境下stdout是行缓冲，\n有刷新行缓冲区的功效，是！怎么证明？如下：
int main()
{
printf("这是一个试验程序");
fflush(stdout);
sleep(3);
return 0;
} fflush是刷新缓冲区的，此时你便会看到，先打印结果，再休眠3秒，关于缓冲区的具体知识，在我们学习到Linux后面的时候就会明白
知识点2： 上面提到了回车换行，怎么那么陌生，我们不都常说换行嘛，怎么来个回车换行，什么意思？ 换行是换行，回车是回车，换行的意思是换到下一行但是不回退到下一行的初始位置 回车是在当前行回退到初始位置 回车换行就是既换到下一行又回退到下一行的初始位置，即我们键盘的ENTER键
对于上述回车换行，我们见下一段代码：
int main()
{
int cnt = 10;
while(cnt)
{
printf("这是一个倒计时：%2d\r", cnt);
fflush(stdout);
cnt--;
sleep(1);
}
return 0;
}/r就是回车的作用，但是它没有刷新缓冲区的功能，所以我们每次要进行刷新缓冲区才能看到一个正常的倒计时，如下：
✨2. 进度条程序
有了前面的知识铺垫，我们就可以写一个Linux下第一条小程序进度条如下所示：
首先，需要101个字符数组，因为最后一个需要放‘\0’，因而需要101个空间
#define NUM 101
char pg[NUM];
memset(pg, '\0', sizeof(pg));其次需要对这个数组进行初始化，并且数组赋值肯定是在一个循环当中的，因此需要定义一个临时变量，一来控制循环，二来改变数组里面的值。对于%后面的小圈圈，我们可以让| \ - / 四个字符轮流转换视觉上就显示的是转圈圈。
char cir[4] = {'|', '\\', '-', '/'};
int cnt = 0;
while(cnt <= 100)
{
printf("[%-100s][%d%%][%c]\r", pg, cnt, cir[cnt % 4]);
fflush(stdout);
pg[cnt++] = STYLE;
usleep(50000);
}对于fflush，与sleep上面例子有不再赘述，至于usleep是为了让它走得相对快些，让它5秒走完，粗略为100次循环，则每次是5/100 = 0.05，usleep是微秒，则0.05*1000000 = 50000，所以让它休眠50000微秒
尤其注意： [%-100s][%d%%][%c]\r，\r必须要放置在最后，不然就会让一部分括号跑到前面，因为回车你把前面的东西清零，\r后面的东西就会跟着上前，每次都是这样，时间如果短的话就会视觉上显示\r后面的东西在前面。 %100s是预留100个空间，没有-是右对齐 %-100s是预留100个空间，并且是左对齐 %是一个特使符号如果要显示%必须%% cnt % 4：是为了让每次数值控制在0-3以此让小圈圈转起来
📕三、总结
本篇博客我们主要了解了 Linux 调试器 gdb 和 Linux 下的进度条程序。gdb 是一个命令行源代码级调试器，可用于调试多种编程语言，在 Linux 等系统中发挥重要作用，通过示例代码展示了其基本使用方法，如设置断点、查看变量等。同时，讲解了 Linux 下第一条程序 —— 进度条的实现，介绍了 printf 的缓冲机制以及如何利用相关函数实现动态进度条效果。希望大家有所收获！
腾讯云开发者
