GDB远程调试详解：连接嵌入式系统的利器

"本文档详细介绍了如何使用GDB进行程序调试，涵盖了从列文件清单、执行程序到管理断点、检查和赋值变量、单步执行、函数调用、机器语言工具以及处理信号等多个方面。内容由西南交通大学在读研究生邹思轶(syzou)整理提供，特别强调了GDB在远程调试嵌入式系统中的应用和其与调试stub的交互机制。" GDB全称GNU Debugger，是一个强大的源代码级调试工具，支持多种编程语言，如C、C++、JAVA、PASCAL和FORAN等，同时也支持各种微处理器的汇编语言。其远程调试功能使得开发者能够在宿主机上调试运行在目标板上的程序，这对于嵌入式系统开发尤为关键。 在远程调试时，GDB依赖于一个称为调试stub的代码片段，该片段驻留在目标设备上，作为宿主机和目标应用程序之间的桥梁。调试stub通过GDB串行协议与GDB通信，这是一个基于ASCII消息的协议，用于执行各种调试操作，如读写内存、查询和修改寄存器状态、设置和管理断点等。 设置断点是调试过程中的核心任务。GDB通过在目标代码的特定位置替换原始指令，通常用TRAP指令或其他陷阱操作码，当程序执行到这些点时，控制权会转移到调试stub，stub随后与GDB通信，传递当前的执行状态，并等待GDB的进一步指令。 例如，在Hitachi SH-2处理器上，当遇到TRAP异常时，调试stub会保存当前寄存器的值，调用gdb_exception处理程序，将现场信息发送给GDB，然后根据GDB的指示执行后续操作。 GDB的其他重要功能包括： 1. 列文件清单：允许用户查看和选择要调试的程序及其源文件。 2. 执行程序：启动、停止、继续或暂停程序执行。 3. 显示数据：查看和分析程序中的变量和内存区域的状态。 4. 断点管理：设置、删除、启用或禁用断点，以及设置条件断点。 5. 变量检查和赋值：在运行时查看和修改变量的值。 6. 单步执行：逐行执行代码，包括步入和步过函数调用。 7. 函数调用：在调试过程中直接调用函数并查看结果。 8. 机器语言工具：查看和操作程序的机器码层面，这对于理解底层执行过程非常有用。 9. 信号处理：处理程序在运行时接收到的信号，如SIGSEGV（ segmentation fault）。 掌握GDB的使用对于任何软件开发者，尤其是涉及嵌入式系统和低级别调试的开发者来说，都是必不可少的技能。了解其工作原理和各种功能，能显著提高调试效率，帮助开发者快速定位和修复问题。