GDB查看栈信息

使用 GDB 调试程序时，当程序发生中断，我们首先应该知道程序在哪里产生中断以及产生中断的原因是什么？函数发生调用时，相关的调试信息就已经产生，并且被存储在一块被称为栈帧的数据里。

栈帧是在调用栈的内存区域里分配的，是调用栈划分的连续的区块，简称为栈。每个帧是一个函数调用另一个函数的相关数据，包含了传递给本地用函数的参数，这个函数的本地变量和这个函数的执行地址。
 
在函数开始的时候栈中只有一个帧，是 main 函数的，这个帧称为初始帧或者是最外层的帧。每当一个函数被调用，就产生一个新的栈帧。当函数返回时，这个调用所属的帧就被销毁了。如果调用的是递归函数，那么同一个函数就可能有多个帧。当前正在执行的函数调用的帧成为最内层的帧，这是最近创建的帧，同时还有别的帧存在。程序内部的栈帧用地址标识，一个栈帧有许多的字节组成，每个字节都有自己的地址。

GDB为所有现存的栈帧编号，从最内层帧 0 开始，1 是这个函数调用的帧，以此类推。这些编号并不真正存在于程序里：他们是由 GDB 分配，用于 GDB 的命令来区分栈帧。

显示栈帧信息

显示栈帧信息的命令主要有 frame 和 backtrace，下面是对这两个命令的介绍。

1.frame的命令格式展示如下：

frame

使用 frame 命令会打印出当前调用栈的信息，这些信息包含：栈帧的层编号，当前的函数名，函数参数值，函数所在文件及行号，函数执行到的语句。命令可以缩写为 f。

2.backtrace的命令格式展示如下：

backtrace <n>

不带参数：打印当前调用函数的栈帧信息，每个栈帧显示一行。
带参数：n 为正整数时，表示打印栈顶 n 层的栈信息；n 为负整数时，那么表示打印栈底 n 层的栈信息。
 
如果我们想要获取更详细的当前栈帧层的信息，可以使用命令：

info frame

打印出的大多数都是运行时的内地址。比如：函数地址，被调用的函数地址，当前函数是由什么样的语言写成的、函数参数地址及值、局部变量的地址。

切换到其他栈帧

1.切换到任意的栈帧使用 frame 相关的命令格式如下：

frame <n>

n 表示栈帧的标号，这个命令可以从一个堆栈帧转到另一个，并打印所选的堆栈帧。对于多个堆栈帧，从当前执行的栈帧开始，下面就是显示这个在调用的函数的栈帧。实例：

(gdb) frame 3

切换到标号为 3 的栈帧。

2.从当前的栈帧层向上移动，命令格式表示：

up <n>

n 表示栈帧的标号，在堆栈里上移 n 帧，对于正数向外层的帧移动，更高编号的帧，存在更长的时间的帧。实例：

(gdb) up 3

移动到编号为“当前栈帧的编号 + 3”的栈帧。

3.从当前的栈帧层向下移动，命令格式表示：

down <n>

n 表示栈帧的标号，在堆栈里下移 n 帧。对于正数n，向内层的帧移动，更低编号的帧，新创建的帧。实例：

(gdb) down 3

移动到编号为“当前栈帧的编号 - 3”的栈帧。

实例：代码中在main函数中调用的是一个递归函数，可以形成多个帧，使用上面的命令进行调试。

(gdb) l
1     #include <stdio.h>
2     int func(int a)
3     {
4            if(a == 1)
5                   return 1;
6            else
7                   return a + func(a - 1);
8     }
9    
10  
(gdb)
11   int main(void)
12   {
13          int sum = 0;
14          sum = func(100);
15          printf("%d\n",sum);
16  
17          return 0;
18   }

(gdb)
Line number 19 out of range; test.c has 18 lines.
(gdb) break func           //设置断点，func函数入口地址
Breakpoint 1 at 0x555555554655: file test.c, line 4.
(gdb) run
Starting program: /home/wjc/hsxy/lianxi/10/test/a.out
 
Breakpoint 1, func (a=100) at test.c:4
4            if(a == 1)

(gdb) continue
Continuing.
 
Breakpoint 1, func (a=99) at test.c:4
4            if(a == 1)

(gdb) continue
Continuing.
 
Breakpoint 1, func (a=98) at test.c:4
4            if(a == 1)
(gdb) bt
#0  func (a=98) at test.c:4
#1  0x000055555555466f in func (a=99) at test.c:7
#2  0x000055555555466f in func (a=100) at test.c:7
#3  0x0000555555554691 in main () at test.c:14

(gdb) info frame            //打印当前堆栈帧的信息
Stack level 0, frame at 0x7fffffffddb0:
 rip = 0x555555554655 in func (test.c:4); saved rip = 0x55555555466f
 called by frame at 0x7fffffffddd0
 source language c.
 Arglist at 0x7fffffffdda0, args: a=98
 Locals at 0x7fffffffdda0, Previous frame's sp is 0x7fffffffddb0
 Saved registers:
  rbp at 0x7fffffffdda0, rip at 0x7fffffffdda8

(gdb) bt 2                  //显示栈顶的两层的信息
#0  func (a=98) at test.c:4
#1  0x000055555555466f in func (a=99) at test.c:7
(More stack frames follow...)

(gdb) bt -2               //显示栈底的两层的信息
#2  0x000055555555466f in func (a=100) at test.c:7
#3  0x0000555555554691 in main () at test.c:14

(gdb) frame 0            //转到0层的堆栈帧
#0  func (a=98) at test.c:4
4            if(a == 1)

(gdb) up 1
#1  0x000055555555466f in func (a=99) at test.c:7
7                   return a + func(a - 1);

(gdb) down 1
#0  func (a=98) at test.c:4
4            if(a == 1)

(gdb) info args
a = 98