如何在Ubuntu上进行C++调试

如何在Ubuntu上进行C++调试
在Ubuntu上进行C++调试，可通过**命令行工具（GDB）或图形化工具（如Visual Studio Code、CLion）**实现。以下是详细步骤及实用技巧：

一、准备工作：安装必要工具

调试前需安装GDB（GNU调试器）——Linux下最核心的C++调试工具。打开终端，执行以下命令：

sudo apt update && sudo apt install gdb

安装完成后，通过gdb --version验证是否成功（显示版本信息即为成功）。

二、编译时添加调试信息

要让调试工具识别源代码（如变量名、行号），必须使用-g选项编译C++程序。例如：

g++ -g -o my_program my_program.cpp

关键选项说明：

-g：嵌入调试信息（必须）；
-O0：关闭编译器优化（避免优化导致代码逻辑与源码不符，建议调试时添加）；
-Wall：开启所有警告（帮助发现潜在问题）。

三、使用GDB进行命令行调试

1. 启动GDB

在终端输入以下命令，加载可执行文件：

gdb ./my_program

启动后，终端会进入GDB交互界面（提示符为(gdb)）。

2. 常用调试命令

设置断点：在指定位置暂停程序执行（如函数入口、行号）：

break main       # 在main函数开头设置断点
break my_program.cpp:42  # 在my_program.cpp的第42行设置断点

运行程序：启动程序，遇到断点时暂停：
```
run            # 简写为`r`
```
单步执行：
- next（简写n）：执行下一行代码，不进入函数内部；
- step（简写s）：执行下一行代码，进入函数内部（用于跟踪函数逻辑）。

查看变量：检查变量当前值：

print variable_name  # 简写为`p variable_name`（如`p i`查看变量i的值）

查看调用栈：显示函数调用链（用于定位问题发生的函数层级）：
```
backtrace      # 简写为`bt`
```
继续执行：从当前断点继续运行，直到下一个断点或程序结束：
```
continue       # 简写为`c`
```
退出GDB：结束调试会话：
```
quit           # 简写为`q`
```

四、使用Visual Studio Code（VS Code）进行图形化调试

VS Code是轻量且功能强大的编辑器，通过安装扩展可实现直观的C++调试。

1. 安装必要组件

下载并安装VS Code（官网：code.visualstudio.com）；
打开VS Code，点击左侧扩展图标（或按Ctrl+Shift+X），搜索并安装**C/C++**扩展（由Microsoft发布）。

2. 配置调试环境

在项目根目录下创建.vscode文件夹，并添加两个配置文件：

tasks.json（编译任务，生成带调试信息的可执行文件）：

{
  "version": "2.0.0",
  "tasks": [
    {
      "label": "build",
      "type": "shell",
      "command": "g++",
      "args": [
        "-g",
        "-O0",
        "-Wall",
        "${file}",
        "-o",
        "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}"
      ],
      "group": {
        "kind": "build",
        "isDefault": true
      }
    }
  ]
}

launch.json（调试配置，关联GDB与VS Code）：

{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "C++ Debug",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
      "args": [],
      "stopAtEntry": false,
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [],
      "externalConsole": false,
      "MIMode": "gdb",
      "setupCommands": [
        {
          "description": "Enable pretty-printing for gdb",
          "text": "-enable-pretty-printing",
          "ignoreFailures": true
        }
      ],
      "preLaunchTask": "build"
    }
  ]
}

说明：preLaunchTask指定编译任务（即tasks.json中的"label"），确保调试前自动编译。

3. 启动调试

打开需要调试的C++文件（如my_program.cpp）；
在代码行号左侧点击，设置断点（红点标识）；
按F5键或点击顶部工具栏的绿色调试箭头，启动调试会话；
使用调试工具栏（继续、单步跳过、单步进入等）控制程序执行，通过变量面板查看变量值。

五、其他实用调试工具

Valgrind：检测内存泄漏、非法内存访问等问题（如未释放的堆内存）。使用命令：
```
valgrind --leak-check=full ./my_program
```
输出结果会显示内存泄漏的位置及大小。
strace：追踪程序的系统调用（如文件操作、网络请求），帮助理解程序与操作系统的交互。使用命令：
```
strace ./my_program
```
AddressSanitizer：快速检测内存错误（如缓冲区溢出、use-after-free）。编译时添加-fsanitize=address选项：
```
g++ -g -fsanitize=address -O0 -o my_program my_program.cpp
```
运行程序时，AddressSanitizer会在终端输出错误信息（如内存越界）。

六、调试技巧

缩小问题范围：若程序崩溃，使用backtrace查看调用栈，定位崩溃发生的函数；
监视变量变化：使用watch variable_name命令，当变量值改变时暂停程序（有助于发现变量被意外修改的问题）；
避免优化干扰：调试时添加-O0选项，防止编译器优化导致代码逻辑与源码不符（如循环变量被优化掉）；
使用assert断言：在代码中添加assert(condition)，当条件不满足时终止程序（帮助快速发现问题，调试完成后可通过-DNDEBUG宏禁用断言）。