Linux 技巧：重定向 stderr 和 stdout 输出到 gdb 窗口

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简介本文介绍了一个实用 gdb 调试技巧。 它结合实际例子，一步一步示意如何重定向  stderr 和  stdout 到 gdb窗口，使得查看应用程序的输出信息更为方便，从而提高调试者的工作效率。
问题为了调试基于 Eclipse 的 Java 和 C++ 混合的应用程序时，通常同时使用 Eclipse 和 gdb 来分别调试 Java 和 C++ 代码。此时，被调试程序的标准输出( stdout )和标准错误输出( stderr )取决于这个该程序的启动方式。如果程序是在 Eclipse 的 IDE 环境下启动的，那默认情况下  stderr 和 stdout 都会输出在 Eclipse 的 console 窗口下，如果这时又需要用 gdb 来调试 C++ 的代码，那为了查看输出的调试信息，还不得不切换到另外一个窗口（比如 Eclipse 的 console窗口）去查看，然后再切回来继续调试，这是不是很不方便呢？
解决之道下面本文将介绍个一个简单的方法用以重定向 stderr 和 stdout 到指定的目的地，包括正在使用的 gdb 窗口。
由于这个方法是基于 gdb 提供的基本而又强大的两个功能之上的，所以在介绍它之前，先简单介绍一下 gdb 的这两个功能。
使用 call 命令调用外部函数GDB 提供的 call 命令允许调试者在当前函数调用栈的栈顶调用函数，犹如在被调试的程序中执行的一般。比如想关闭某个文件(文件描述符为 fd )，那只需要在 gdb 中输入：

1	(gdb) call (int)close(fd)

有了它，gdb 就可以具有很强大的功能，因为只要把所需要的功能写成一个函数编译进应用程序，调试时候在 gdb 中 call 该函数便可。
利用 .gdbinit 来自定义 gdb 命令GDB 在启动的时候会按一定的路径顺序(通常是先当前目录而后用户目录)寻找 .gdbinit 文件，一旦找到，就会自动执行里面的命令。这个功能允许用户把常用的一些命令放在这个文件里，这样就不用每次进入 gdb 后再去手动执行这些命令。事实上，.gdbinit 就是一个脚本，甚至可在里面把常用的若干 gdb命令序列定义成一个新命令，这样只要在 gdb 里面输入这个新命令就等于自动执行了被定义的那个命令序列。
另外，如果用户已经在 gdb 里后，再去修改 .gdbinit ，只要通过：

1	(gdb) source  ~/.gdbinit

便可以让那些新增加的改动生效。
重定向 stdout和 stderr首先，打开一个终端窗口，先用 ps 命令查到所需进程的 pid 。

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$ ps ax | grep HelloWorld(要调试的应用程序名) 13522  ??  S    134:47.01 /Users/yyq/projects/1210/HelloWorld 24730  p5  S+     0:00.00 grep Notes

上面列出的第一行中的13522，就是 HelloWorld 的 pid 。
接着，我们使 gdb 连接上这个应用程序。如下：

1	$ gdb   –pid=13522

或者可以先运行 gdb ，然后用 attach 命令，如下：

1 2	$gdb $atta 13522

不出意外的话，接下来就可以在 gdb 窗口调试了。
可以试一下看看是不是输出信息不在 gdb 窗口中。

1	(gdb) call (void)printf(“\n Is this string printed on gdb window\n”)

这时在 gdb 窗口是看不见这个输出的。 为了跟踪查看某些重要的调试信息，得不停地切换到别的窗口去看，很不方便。
解决的方法如下：
先关闭 stdout ，和 stderr 对应的文件描述符。

1 2	(gdb) call (int)close(1) (gdb) call (int)close(2)

然后使用以下命令查看一下当前 gdb 窗口所在的虚拟终端。

1 2	(gdb) shell tty /dev/tty5

这时再重新打开 stdout 和 stderr ， 把它们和 gdb 窗口所在的虚拟终端关联起来。

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(gdb) p (int)open("/dev/ttyp1", 2) $1 = 1 (gdb) p (int)open("/dev/ttyp1", 2) $2 = 2

如果这两个命令执行结果不是如上结果（1和2），意味着 open 执行失败，需要重新进行 close 和 open.
另外，如果把这里的 ”/dev/ttyp1” 替换成目标文件名，便可将 stderr 和 stdout 重定向到该文件。
接下来，重新执行如下命令：

1 2	(gdb) call (void)printf(“\n Is this string be printed on gdb window?\n”) Is this string be printed on gdb window?

这次输出到了 gdb  窗口，也证明成功重定向了被调试程序的 stdout和 stderr . 以后就可直接在 gdb 窗口中看到所有的输出信息，勿需再切换窗口。
如果每次都要运行这么多命令，还是较为繁琐，此时可以利用 .gdbinit 来简化用户输入：把这一系列命令定义一个新命令，放到 .gdbinit 文件里，然后在 gdb 里执行这个命令便可。
关于在 .gdbinit 中定义 gdb 新命令的语法可以参考 dW 上其他的文章。下面就针对重定向问题，看 .gdbinit 是如何通过引入新命令来简化用户输入。其实, 只需在 .gdbinit 文件里，增加如下脚本：

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def  redirect call (void)close(1) call (void)close(2) call (int)open($arg0, 2) call (int)open($arg0, 2) end

上面这段脚本定义了一个新命令: redirect ，就是重定向的意思。
之后，当重启 gdb (或者运行 source~/.gdbinit )，并且连接到要调试的应用程序后. 用以下简单的两步就可达到重定向的目的：
第一步， 仍是得到这个 gdb 窗口所在的虚拟终端：

1 2	(gdb)shell tty /dev/ttyp3

接着就可以调用 .gdbinit 中定义的命令了：

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(gdb)redirect("/dev/ttyp3") $1=1 $2=2

为了易于理解记忆，甚至可以按如下方式为该命令增加帮助信息。
把下面这段脚本紧接添加到刚才 redirect 所对应的 end 后面

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document redirect redirect("argument"), this is used to switch stderr and stdout to gdb window. The argument is the name of gdb window. end

这样，在 gdb 窗口中，就可以使用 help 命令来查看这个命令的帮助信息了：

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(gdb) help redirect this is used to switch stderr and stdout to gdb window. The argument is the name of gdb window.

即时刷新 stdout 和 stderr由于系统有时会对输入输出会进行缓存，因此有可能会碰到如下情况：执行了输出语句，但还是不见输出。尤其是在调试 Java/C++ 混合程序时容易发生这种情况，比如在 JNI 代码中的printf 就很可能被缓存后再输出。这种系统缓存机制很不利于调试程序，因为调试信息的及时输出很重要，很多时候要利用这些输出信息来判断程序的行为是否正常。
为了解决这个问题，可以调用 fflush:
(gdb)call (int)fflush(0)
这样所有的缓冲都会得到立刻刷新，包括 stdout 和 stderr . 调试者就能马上看到前面执行的输出的结果。
总结gdb的命令很丰富，功能也很多，巧妙地利用它们可以大大地提高调试者的工作效率。本文通过利用 gdb 的 call 命令和 .gdbinit 文件的扩展功能，提出了一个简单有效的方法, 用以重定向被调试程序的 stdout 和 stderr ，以及如何及时刷新显示输出结果。