11.2 使用GDB除錯

開發程式過程中除錯程式碼是開發者經常要做的一件事情，Go語言不像PHP、Python等動態語言，只要修改不需要編譯就可以直接輸出，而且可以動態的在執行環境下列印資料。當然Go語言也可以透過Println之類別的列印資料來除錯，但是每次都需要重新編譯，這是一件相當麻煩的事情。我們知道在Python中有pdb/ipdb之類別的工具除錯，Javascript也有類似工具，這些工具都能夠動態的顯示變數資訊，單步除錯等。不過慶幸的是Go也有類似的工具支援：GDB。Go內部已經內建支援了GDB，所以，我們可以透過GDB來進行除錯，那麼本小節就來介紹一下如何透過GDB來除錯Go程式。

另外建議純go程式碼使用delve可以很好的進行Go程式碼除錯

GDB除錯簡介

GDB是FSF(自由軟體基金會)釋出的一個強大的類別UNIX系統下的程式除錯工具。使用GDB可以做如下事情：

啟動程式，可以按照開發者的自訂要求執行程式。
可讓被除錯的程式在開發者設定的調置的斷點處停住。（斷點可以是條件表示式）
當程式被停住時，可以檢查此時程式中所發生的事。
動態的改變當前程式的執行環境。

目前支援除錯Go程式的GDB版本必須大於7.1。

編譯Go程式的時候需要注意以下幾點

傳遞引數-ldflags "-s"，忽略debug的列印資訊
傳遞-gcflags "-N -l" 引數，這樣可以忽略Go內部做的一些優化，聚合變數和函式等優化，這樣對於GDB除錯來說非常困難，所以在編譯的時候加入這兩個引數避免這些優化。

常用命令

GDB的一些常用命令如下所示

list

簡寫命令l，用來顯示原始碼，預設顯示十行程式碼，後面可以帶上引數顯示的具體行，例如：list 15，顯示十行程式碼，其中第15行在顯示的十行裡面的中間，如下所示。
```
  10	        time.Sleep(2 * time.Second)
  11	        c <- i
  12	    }
  13	    close(c)
  14	}
  15
  16	func main() {
  17	    msg := "Starting main"
  18	    fmt.Println(msg)
  19	    bus := make(chan int)
```
break

簡寫命令 b,用來設定斷點，後面跟上引數設定斷點的行數，例如b 10在第十行設定斷點。
delete 簡寫命令 d,用來刪除斷點，後面跟上斷點設定的序號，這個序號可以透過info breakpoints取得相應的設定的斷點序號，如下是顯示的設定斷點序號。
```
  Num     Type           Disp Enb Address            What
  2       breakpoint     keep y   0x0000000000400dc3 in main.main at /home/xiemengjun/gdb.go:23
  breakpoint already hit 1 time
```

backtrace

簡寫命令 bt,用來列印執行的程式碼過程，如下所示：

  #0  main.main () at /home/xiemengjun/gdb.go:23
  #1  0x000000000040d61e in runtime.main () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:244
  #2  0x000000000040d6c1 in schedunlock () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:267
  #3  0x0000000000000000 in ?? ()

info

info命令用來顯示資訊，後面有幾種引數，我們常用的有如下幾種：
- info locals
  
  顯示當前執行的程式中的變數值
- info breakpoints
  
  顯示當前設定的斷點列表
- info goroutines
  
  顯示當前執行的goroutine列表，如下程式碼所示,帶*的表示當前執行的
```
  * 1  running runtime.gosched
  * 2  syscall runtime.entersyscall
    3  waiting runtime.gosched
    4 runnable runtime.gosched
```
print

簡寫命令p，用來列印變數或者其他資訊，後面跟上需要列印的變數名，當然還有一些很有用的函式$len()和$cap()，用來返回當前string、slices或者maps的長度和容量。
whatis

用來顯示當前變數的型別，後面跟上變數名，例如whatis msg,顯示如下：
```
  type = struct string
```
next

簡寫命令 n,用來單步除錯，跳到下一步，當有斷點之後，可以輸入n跳轉到下一步繼續執行
continue

簡稱命令 c，用來跳出當前斷點處，後面可以跟引數N，跳過多少次斷點
set variable

該命令用來改變執行過程中的變數值，格式如：set variable <var>=<value>

除錯過程

我們透過下面這個程式碼來示範如何透過GDB來除錯Go程式，下面是將要示範的程式碼：


package main

import (
	"fmt"
	"time"
)

func counting(c chan<- int) {
	for i := 0; i < 10; i++ {
		time.Sleep(2 * time.Second)
		c <- i
	}
	close(c)
}

func main() {
	msg := "Starting main"
	fmt.Println(msg)
	bus := make(chan int)
	msg = "starting a gofunc"
	go counting(bus)
	for count := range bus {
		fmt.Println("count:", count)
	}
}

編譯檔案，產生可執行檔案gdbfile:

go build -gcflags "-N -l" gdbfile.go

透過gdb命令啟動除錯：

gdb gdbfile

啟動之後首先看看這個程式是不是可以執行起來，只要輸入run命令Enter後程序就開始執行，程式正常的話可以看到程式輸出如下，和我們在命令列直接執行程式輸出是一樣的：

(gdb) run
Starting program: /home/xiemengjun/gdbfile
Starting main
count: 0
count: 1
count: 2
count: 3
count: 4
count: 5
count: 6
count: 7
count: 8
count: 9
[LWP 2771 exited]
[Inferior 1 (process 2771) exited normally]

好了，現在我們已經知道怎麼讓程式跑起來了，接下來開始給程式碼設定斷點：

(gdb) b 23
Breakpoint 1 at 0x400d8d: file /home/xiemengjun/gdbfile.go, line 23.
(gdb) run
Starting program: /home/xiemengjun/gdbfile
Starting main
[New LWP 3284]
[Switching to LWP 3284]

Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23	        fmt.Println("count:", count)

上面例子b 23表示在第23行設定了斷點，之後輸入run開始執行程式。現在程式在前面設定斷點的地方停住了，我們需要檢視斷點相應上下文的原始碼，輸入list就可以看到原始碼顯示從當前停止行的前五行開始：

(gdb) list
18	    fmt.Println(msg)
19	    bus := make(chan int)
20	    msg = "starting a gofunc"
21	    go counting(bus)
22	    for count := range bus {
23	        fmt.Println("count:", count)
24	    }
25	}

現在GDB在運行當前的程式的環境中已經保留了一些有用的除錯資訊，我們只需打印出相應的變數，檢視相應變數的型別及值：

(gdb) info locals
count = 0
bus = 0xf840001a50
(gdb) p count
$1 = 0
(gdb) p bus
$2 = (chan int) 0xf840001a50
(gdb) whatis bus
type = chan int

接下來該讓程式繼續往下執行，請繼續看下面的命令

(gdb) c
Continuing.
count: 0
[New LWP 3303]
[Switching to LWP 3303]

Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)
(gdb) c
Continuing.
count: 1
[Switching to LWP 3302]

Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)

每次輸入c之後都會執行一次程式碼，又跳到下一次for迴圈，繼續打印出來相應的資訊。

設想目前需要改變上下文相關變數的資訊，跳過一些過程，並繼續執行下一步，得出修改後想要的結果：

(gdb) info locals
count = 2
bus = 0xf840001a50
(gdb) set variable count=9
(gdb) info locals
count = 9
bus = 0xf840001a50
(gdb) c
Continuing.
count: 9
[Switching to LWP 3302]

Breakpoint 1, main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:23
23 fmt.Println("count:", count)

最後稍微思考一下，前面整個程式執行的過程中到底建立了多少個goroutine，每個goroutine都在做什麼：

(gdb) info goroutines
* 1 running runtime.gosched
* 2 syscall runtime.entersyscall
3 waiting runtime.gosched
4 runnable runtime.gosched
(gdb) goroutine 1 bt
#0 0x000000000040e33b in runtime.gosched () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:927
#1 0x0000000000403091 in runtime.chanrecv (c=void, ep=void, selected=void, received=void)
at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/chan.c:327
#2 0x000000000040316f in runtime.chanrecv2 (t=void, c=void)
at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/chan.c:420
#3 0x0000000000400d6f in main.main () at /home/xiemengjun/gdbfile.go:22
#4 0x000000000040d0c7 in runtime.main () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:244
#5 0x000000000040d16a in schedunlock () at /home/xiemengjun/go/src/pkg/runtime/proc.c:267
#6 0x0000000000000000 in ?? ()

透過檢視goroutines的命令我們可以清楚地瞭解goruntine內部是怎麼執行的，每個函式的呼叫順序已經明明白白地顯示出來了。

小結

本小節我們介紹了GDB除錯Go程式的一些基本命令，包括run、print、info、set variable、coutinue、list、break 等經常用到的除錯命令，透過上面的例子示範，我相信讀者已經對於透過GDB除錯Go程式有了基本的理解，如果你想取得更多的除錯技巧請參考官方網站的GDB除錯手冊，還有GDB官方網站的手冊。

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