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4.5 调试器gdb
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/* 启动 */
$ gcc -g test.c -o test //-g参数必须加
$ gdb test //gdb 程序文件名 加上-q参数不输出版权说明
$ gdb -q //也可以直接输入gdb，用file命令装入需要调试的程序
(gdb) file test //(gdb)是提示符
/* 退出 */
(gdb) quit
/* 显示 */
(gdb) list //显示十行代码
(gdb) list 5, 10 //显示5-10行代码
(gdb) list test.c:5, 10 //显示源文件test.c的5-10行
(gdb) list <函数名> //显示该函数周围代码
/* shell */
(gdb) shell <命令> //调试时使用shell命令
/* 执行 */
(gdb) run //运行程序
/* help */
(gdb) help <命令> //了解某命令使用方法
/* 断点 */
(gdb) break <行号>
(gdb) break <函数名>
(gdb) break <行号/函数名> if <条件> //条件表达式成真时设置断点
(gdb) info breakpoints //查看所有断点信息
(gdb) disable <断点编号> //使断点失效
(gdb) enable <断点编号> //使断点有效
(gdb) delete <断点编号> //删除该断点
(gdb) clear //删除所有断点
(gdb) clear <函数名/行号> //删除该断点
/* 查看和设置变量 */
(gdb) print <变量/表达式> //打印该值
(gdb) print <变量=值> //对变量进行赋值
(gdb) print <表达式@要打印的值的个数n> //打印以表达式值开始的n个数
(gdb) whatis <变量名/表达式> //显示数据类型
(gdb) set variable <变量=值> //相当于print <变量=值>
/* watch */
(gdb) watch <条件表达式> //条件表达式值改变时暂停
//watch i==99 需在i定义后输出，所以在i定义时先设置断点
/* 控制执行 */
(gdb) continue //执行到下一次暂停或程序结束
(gdb) next //执行一条语句但不进入函数
(gdb) step //执行一条语句并可以进入函数
(gdb) finish //执行到当前函数结束
(gdb) until //执行到循环体结束
(gdb) kill //询问是否结束调试
(gdb) nexti //执行一条机器指令（类似next)
(gdb) stepi //执行一条机器指令（类似step)
Tips:
1.直接敲回车则执行上一次的命令
2.一些命令可以简写，如list可以写成li
6 文件操作
- shell命令是操作系统提供给普通用户的接口，系统调用时操作系统提供给程序员使用的接口
- C语言的库函数也是通过系统调用实现，它封装了系统调用，并再次基础上为方便程序员使用增加了一些功能
- 对于gcc不会自动链接的库，使用-l <库名> -L <库所在的目录> 选项
- Linux文件系统模型：
- 对物理磁盘的访问都是通过设备驱动程序来进行的
- 对设备驱动访问有两种方式：
- 通过设备驱动本身提供的接口：让用户进程绕过文件系统直接读写磁盘内容，带来不稳定性
- 通过虚拟文件系统（Virtual File System）提供给上层应用程序的接口（API)
- VFS是虚拟的，不存在的，只存在于内存中，只有在系统运行起来才存在
- fchmod/chmod：
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int chmod(const char *path, mode_t mode);//文件名
int fchmod(int files, mode_t mode);//文件描述符
- 权限更改成功返回0，失败返回1，错误代码存于errno
- mode参数的宏用 |（按位或）进行运算
- 编写跨平台程序最好使用C语言的标准库函数
- Linux下，文件描述符取值在0~256，所以每个程序最多只能打开256个文件，其中，0：stdin，1：stdout，2：stderr
- open/create：打开或创建文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
int creat(const char *pathname, mode_t mode);
- 新文件的实际存取权限时mode与umask按照mode&~umask运算的结果
- creat()相当于open()中的flag参数为O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC
- close：
#include <unisted.h>
int close(int fd);
- close函数调用成功时不保证数据能全部写回硬盘
- 进程结束时内核会自动关闭所有已打开的文件，但这不是一个好习惯
- read：
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
- 含义：从文件描述符fd所指向的文件中读取count个字节到buf中，返回实际读取的字节数，因此可用返回值跟count比较
- write：
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t count);
- 同样的，返回成功写入的字节数
- lseek：移动读写指针
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);
- whence：SEEK_SET、SEEK_CUR、SEEK_END
- 成功则返回读写位置（字节数），失败则返回-1
- lseek允许文件指针的值设置到EOF后，若对EOF后的位置写入数据，EOF和写入数据直接用0填充
- 预编译期内置宏：__LINE__、__FILE__
- dup/dup2：
#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
- 返回的新文件描述符和参数old指向同一文件，共享所有的锁定、读写指针和权限或标志位
- dup用于复制oldfd所指的文件描述符，复制成功返回最小的未使用的文件描述符
- dup可用参数newfd指定新文件描述符的值，若newfd被使用，系统会将其关闭以释放该文件描述符，成功返回新文件描述符，失败返回-1
- fcntl：
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */ );
- 可对已打开的文件描述符进行各种控制操作以改变已打开文件属性
- F_DUPFD：与dup类似
- F_GETFD：获取文件描述符的close-on-exec标志
- F_SETFL：设置文件打开方式为第三个参数arg指定的方式
- F_GETFL：获得文件打开方式，成功返回标志值，同mode一致
- O_ACCMODE是取得文件打开方式的掩码，实际值是3，按位与后取得后两位
- fcntl用于管理文件记录锁操作时，第三个参数指向一个struct flock *lock结构：
struct flock {
short l_type;/*F_RDLCK, F_WRLCK, or F_UNLCK */
off_t l_start;/*offset in bytes, relative to l_whence */
short l_whence;/*SEEK_SET, SEEK_CUR, or SEEK_END */
off_t l_len;/*length, in bytes; 0 means lock to EOF */
pid_t l_pid;/*returned with F_GETLK */
7 };
第一个成员是加锁的类型：只读锁，读写锁，或是解锁。l_start和l_whence用来指明加锁部分的开始位置，l_len是加锁的长度，l_pid是加锁进程的进程id。
- 多个进程在给定的字节上可以有一把共享的读锁，但是给定字节上的写锁只能由一个进程单独使用
- 锁的不兼容规则：
- 给定字节已经有读锁，则不能加写锁
- 给定字节有独占性的写锁，则不能加读锁
- 一个进程只能设置某一文件区域上的一种锁，如果某一文件区域已经存在文件记录锁
- 文件记录锁：
- 有多个进程对某一文件操作时，就有可能发生数据的不同步，该文件的最后状态取决于写该文件的最后一个程序，Linux系统提供记录锁来确保进程在单独写一个文件
- rename：修改文件名或文件位置
#include <stdio.h>
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
- 若newpath指定文件已存在，原文件会被删除
- 成功返回0，失败返回-1
- 文件的删除：
#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);
int remove(const char *pathname);
- rmdir系统调用用于删除目录，unlink调用用于删除文件，remove实际上封装了unlink和rmdir，所以目录和文件都可以删除
- unlink：从文件系统删除一个文件，如果连接数为0且没有进程调用，则文件被删除且占用的磁盘空间被释放，若有进程打开则等到进程结束才删除
- mkdir：
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
int mkdir(const char *pathname, mode_t mode);
- 目录权限由mode&~umask指定
- 新建目录的uid与该进程uid一致，如果父目录有SGID，则新建目录也有SGID
- rmdir：只能删除空目录
#include <unisted.h>
int rmdir(const char *pathname);
- getcwd：获取进程当前工作目录
#include <unistd.h>
char *getcwd(char *buf, size_t size);
- getcwd会将当前工作目录的绝对路径复制到buf所指内存，size为buf空间大小
- 若绝对路径过长则返回NULL，若buf为NULL则系统自动malloc出内存，若size也为0，系统会根据绝对路径长度来决定配置的内存大小
- 进程使用完可利用free释放内存
- 成功返回配置的指针，失败返回NULL
- chdir：更改当前工作目录
#include <unistd.h>
int chdir(const char *path);
int fchdir(int fd);
- chdir和fchdir无法改变父进程工作目录，只影响当前进程（执行后shell中工作目录不变）
- 获取目录信息
#include <sys/types.h>
#include <dirent.h>
DIR *opendir(const char *name);
struct dirent *readdir(DIR *dir);
int closedir(DIR *dir);
- opendir返回DIR*形态的目录，类似文件描述符，失败返回NULL
- readdir：从参数dir指向目录读取目录项信息，返回struct dirent结构指针
struct dirent
{
long d_ino; /* inode number 索引节点号 */
off_t d_off; /* offset to this dirent 在目录文件中的偏移 */
unsigned short d_reclen; /* length of this d_name 文件名长 */
unsigned char d_type; /* the type of d_name 文件类型 */
char d_name [NAME_MAX+1]; /* file name (null-terminated) 文件名，最长255字符 */
}
- 获取文件属性：stat/lstat/fstat
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
int stat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
int fstat(int fd, struct stat *statbuf);
int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);
struct stat {
dev_t st_dev; /* ID of device containing file */ // 文件的设备编号
ino_t st_ino; /* inode number */ // 结点
mode_t st_mode; /* protection */ // 文件的类型和存取的权限
nlink_t st_nlink; /* number of hard links */ // 连到该文件的硬链接数目，新建的文件则硬连接数为 1
uid_t st_uid; /* user ID of owner */ // 用户ID
gid_t st_gid; /* group ID of owner */ // 组ID
dev_t st_rdev; /* device ID (if special file) */ // 若此文件为设备文件，则为其设备的编号
off_t st_size; /* total size, in bytes */ // 文件字节数(文件大小)
blksize_t st_blksize; /* blocksize for filesystem I/O */ // 块大小
blkcnt_t st_blocks; /* number of 512B blocks allocated */ // 块数
time_t st_atime; /* time of last access */ // 最后一次访问时间
time_t st_mtime; /* time of last modification */ // 最后一次修改时间
time_t st_ctime; /* time of last status change */ // 最后一次改变时间
};
- stat 函数与 lstat 函数的区别： 当一个文件是符号链接时，lstat 函数返回的是该符号链接本身的信息；而 stat 函数返回的是该链接指向文件的信息。
具体请参考：获取文件属性—stat、lstat、fstat - ctime： 返回一个表示当地时间的字符串，当地时间是基于参数 timer。
#include <time.h>
char *ctime(const time_t *timer)；
- 返回的字符串格式如下： Www Mmm dd hh:mm:ss yyyy 其中，Www 表示星期几，Mmm 是以字母表示的月份，dd 表示一月中的第几天，hh:mm:ss 表示时间，yyyy 表示年份。
- getpwuid：知道用户uid(user id)，用getpwuid获取用户相关信息
#include <pwd.h>
struct passwd * getpwuid(uid_t uid);
#include <sys/types.h>
#include <pwd.h>
struct passwd
{
char *pw_name; /* 用户登录名 */
char *pw_passwd; /* 密码(加密后) */
__uid_t pw_uid; /* 用户ID */
__gid_t pw_gid; /* 组ID */
char *pw_gecos; /* 详细用户名 */
char *pw_dir; /* 用户目录 */
char *pw_shell; /* Shell程序名 */
};
用法：char* fileUser = getpwuid(st.st_uid)->pw_name;
- getgrgid：同理，获取所在组相关信息