GDB调试技巧：调试复杂的宏定义

作者：[e-mail]
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C语言中的宏定义，有着各种各样的好处和坏处，可谓让人有爱有恨。在大型的工程项目中，为了简洁，为了封装，宏的应用必不可少。但是在调试问题时，因为宏定义是被预定义处理的，所以不会有任何的编译符号和调试信息。这样给调试宏定义时，带来了很大的困难。对于开发人员来说，除了直接肉眼去看宏定义，自己来展开宏定义去确定问题，是否还有其它手段来调试宏定义吗？

本文介绍两种调试宏定义的小技巧：

第一个方法是通过gcc -E 产生预编译后的源代码，即源代码经过预编译后的结果，所有的预编译动作都已完成。如头文件的插入，宏定义的展开。

如下面的代码：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

#define MACRO1(x)       (++(x))
#define MACRO2(x)       (MACRO1(x)+100)
#define MACRO3(x)       (MACRO2(x)+200)


int main(void)
{
    int a = 0;
    int b = 0;

    b = MACRO3(a);

    printf("%d\n", b);

    return 0;
}

这里的MACRO3嵌套调用了MACRO2，MACRO1。在真正的代码中，这种用法很常见，不过这处的宏定义很简单，即使是嵌套调用也很容易看出。此处只是一个示意。

Ok，使用gcc -E test.c > test.e，得到预编译后的代码：

/*
前面是1800+行的头文件代码，此处省略
*/

int main(void)
{
    int a = 0;
    int b = 0;

    b = (((++(a))+100)+200);

    printf("%d\n", b);

    return 0;
}

这里可以清晰的看到b = (((++(a))+100)+200);这个就比刚才的宏定义要清楚的多。

但是从这个例子也可以看到这个方法的局限性。

1. 由于预编译处理会执行所有的预处理代码，包括头文件的插入，这导致最后的代码行数太多。

2. 得到的了一个新的代码文件。这样的话，在大型工程中，如果需要调试多个文件中的宏定义，需要我们一个一个的预编译，太麻烦了。

下面看看第二个方法，这个方法要比第一种方法方便得多。

我们都知道为了调试程序，需要使用-g选项，它的作用就是将调试信息加入到最后的二进制可执行文件中。但是你可知道-g 也通-o一样，是分级别的。当不指定级别的时候，其level为2。为了调试宏定义，我们可以使用更高的级别-g3。

下面为我使用-g3编译上面的代码，然后进行调试：

Breakpoint 1, main () at test.c:11
11          int a = 0;
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.12-1.i686
(gdb) n
12          int b = 0;
(gdb)
14          b = MACRO3(a);
(gdb)
16          printf("%d\n", b);
(gdb) macro expand MACRO3(a)
expands to: (((++(a))+100)+200)
(gdb) macro expand MACRO3(0)
expands to: (((++(0))+100)+200)
(gdb) macro exp MACRO3(0)
expands to: (((++(0))+100)+200)
(gdb)

在调试的过程中，可以使用macro expand/exp 来展开宏定义。从上面的调试过程中，可以直接看到宏定义展开后的结果。并且我们还可以给宏传入任何的一个值，如：

(gdb) macro exp MACRO3(3)
expands to: (((++(3))+100)+200)
(gdb)

第二个方法无疑比第一个方法要方便简单得多。我们只需要在全局的Makefile中添加新的编译参数-g3，就可以支持整个工程代码中所有的宏的调试。当然这个方法也有一个缺点，就是g3的调试信息会比默认的g2的调试信息要大——自然嘛，不然gdb如何知道怎样展开宏定义呢。