什么是逐过程执行、逐语句执行和逐指令执行？GDB如何进行上述调试？

三种调试执行方式概述

在程序调试过程中，有三种常见的单步执行方式，它们提供了不同粒度的代码执行控制：
逐过程执行(一次执行一条函数) >
逐语句执行(一次执行一条语句) >
逐指令执行(一次执行一条汇编代码)

1. 逐过程执行 (Step Over)

逐过程执行与逐语句执行类似，也是逐条执行源代码的语句。但关键区别在于，当遇到函数调用时，调试器不会进入函数内部，而是将整个函数调用视为一条语句执行。

这种执行方式适合当你已经确认某个函数工作正常，或者不关心其内部实现细节时使用，可以避免不必要的深入跟踪。

在GDB中，使用next命令（简写n）实现逐过程执行：

(gdb) next

或者使用：

(gdb) n

当遇到函数调用时，GDB会将整个函数作为一步执行，不会进入函数内部。

2. 逐语句执行 (Step Into)

逐语句执行是最常用的单步调试模式之一。在这种模式下，调试器会逐条执行源代码的语句。当遇到函数调用时，调试器会进入该函数内部并继续逐条执行其中的语句，直到函数返回为止。

这种执行方式特别适合需要深入了解函数内部实现细节的调试场景，因为它允许开发者跟踪进入每个被调用的函数。

在GDB中，使用step命令（简写s）实现逐语句执行：

(gdb) step

或者使用：

(gdb) s

当遇到函数调用时，GDB会进入函数内部继续调试。

3. 逐指令执行 (Instruction Step)

逐指令执行是最底层的单步执行模式。在这种模式下，调试器会逐条执行机器指令，包括跳转指令、条件分支指令等。这种模式让程序员可以观察指令执行的顺序和结果，对于底层调试和优化非常有用。

GDB提供了stepi（简写si）和nexti（简写ni）命令用于指令级调试：

• stepi：执行一条机器指令，如果指令是函数调用，则进入函数
• nexti：执行一条机器指令，但将函数调用作为整体执行

(gdb) stepi
(gdb) nexti

实用调试技巧

一、启动GDB TUI图形化窗口

1. 启动方式
   • 方法一：直接使用gdbtui或gdb -tui启动

     gdbtui ./program  # 或 gdb -tui ./program
     

   • 方法二：在普通GDB模式下切换
     输入命令：

     (gdb) tui enable
     

图1：图形化窗口(左)和普通窗口(右)

2. 窗口布局控制

   • 默认显示源码窗口（src）和命令窗口（cmd）
     

   • 切换布局命令：

     (gdb) layout asm    # 显示汇编窗口
     

     

     (gdb) layout split  # 同时显示源码和汇编
     

     

     (gdb) layout regs   # 显示寄存器窗口
     

• 调整窗口高度：

  (gdb) winheight src +10  # 源码窗口增加10行
  

  +左边的括号不能忽略
  调整源码串口是src、其他窗口同理：寄存器是regs、汇编asm

3. 常见问题解决
   • 显示错乱时按Ctrl+L刷新
   • 焦点切换：focus next切换窗口焦点，focus cmd返回命令窗口

三、使用-O0避免优化干扰

1. 编译选项

   gcc -g -O0 program.c -o program  # -g生成调试信息，-O0禁用优化
   

2. 优化等级说明

   • -O0：完全禁用优化（调试推荐）
   • -Og：基础优化但不影响调试（折中选择）
   • -O2/-O3：高级优化（可能导致变量被优化掉）

3. 工程配置

   • Makefile中添加：

     CFLAGS = -g -O0
     

   • CMake中设置：

     set(CMAKE_C_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_C_FLAGS_DEBUG} -O0")
     

总结

• 逐过程执行：保持当前上下文，快速通过已知正确的函数
• 逐语句执行：深入函数内部，适合详细调试
• 逐指令执行：底层调试，分析机器级行为