GDB·LLDB 실전 팁 — STL·최적화 코드·시간 역행 디버깅

마지막 장에서는 매일의 답답함을 줄여 주는 작은 팁을 모았습니다. STL이 줄줄이 보이지 않는 문제, -O2 코드의 “value optimized out”, .gdbinit 합리적 기본값, 그리고 GDB의 가장 새로운 무기인 시간 역행 디버깅.

#STL — 알아서 예쁘게

최신 GDB(>= 7.0)는 libstdc++ pretty-printer를 자동으로 활성화합니다. 보통은 별 설정 없이 다음처럼 나옵니다.

1
(gdb) print v
2
$1 = std::vector of length 3, capacity 4 = {1, 2, 3}
3

4
(gdb) print m
5
$2 = std::map with 2 elements = {[1] = "one", [2] = "two"}
6

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(gdb) print s
8
$3 = "hello"

배포판이 자동 로드를 안 했다면 Ch 9의 ~/.gdbinit 설정으로 직접 등록.

#벡터 내용을 N개만

1
(gdb) print *v._M_impl._M_start@10
2
$4 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}

@n 연산자가 연속한 n개 요소를 배열처럼 표시. pretty-printer가 막혔거나, 길이 5000짜리 벡터의 머리만 보고 싶을 때 씁니다.

#큰 컨테이너의 머리만

pretty-printer 출력 길이 제한.

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(gdb) set print elements 20
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(gdb) print huge_vector
3
$5 = std::vector of length 10000, capacity 10000 = {0, 1, 2, ..., 19, ...}

set print elements 0이면 무제한.

#깊은 중첩

1
(gdb) set print pretty on
2
(gdb) print *graph

pretty on으로 들여쓰기 보기. set print depth N으로 nested 깊이 제한.

#”value optimized out” — 최적화 코드

-O2로 빌드된 코드에서 변수를 찍으면 자주 만나는 메시지.

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(gdb) print x
2
$6 = <optimized out>

컴파일러가 변수를 레지스터에 두지 않거나, 식을 인라인 후 없애 버린 결과입니다. 해법 셋.

#1. -Og로 다시 빌드

-O0은 “변수가 다 살아 있지만 너무 느림”, -O2는 “빠르지만 변수가 사라짐”. -Og가 디버깅 친화적 최적화 — 변수 보존을 우선합니다.

1
$ gcc -Og -g3 -fno-omit-frame-pointer ...

프로덕션 빌드 그대로 디버깅해야 한다면 다음 단계.

#2. -g3로 더 많은 정보

-g는 기본 레벨, -g3는 매크로 정의·인라인 함수 정보까지 포함. 인라인된 함수도 디버거가 인지합니다.

#3. 레지스터 직접 보기

<optimized out>이지만 실제 값은 어디엔가 있습니다. 디스어셈블로 어느 레지스터에 있는지 찾아 그 레지스터를 직접 봅니다.

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(gdb) disas
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=> 0x55... <+24>: mov    %rdi,%r12
3
                 0x55... <+27>: mov    %esi,%ebp
4
(gdb) print $r12
5
(gdb) print (int)$ebp

귀찮지만 강력. ARM이면 $r0-$r3이 인자.

#4. 인라인 함수 step-in

-O2로 인라인된 함수는 같은 줄에 여러 호출이 압축됩니다. step이 어디로 갈지 헷갈리면 info line으로 PC ↔ 소스 매핑을 확인.

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(gdb) info line *0x55555558a3a2

#frame info — 진짜 어디서 멈췄나

인라인 호출이 깊게 쌓이면 bt가 한 줄에 두세 함수를 같이 보여 줍니다 (inlined by ...).

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#0  0x55... in foo (inlined by bar at f.cpp:30)
2
                  (inlined by baz at f.cpp:50) at f.cpp:10

info frame으로 PC·SP·FP를 직접 확인하면 어디인지 모호함이 줄어듭니다 (Ch 4 참고).

#.gdbinit 추천

다음을 ~/.gdbinit에 넣어 두면 매번 입력하지 않아도 됩니다.

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# 히스토리
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set history save on
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set history filename ~/.gdb_history
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set history size 10000
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# 출력
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set print pretty on
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set print object on
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set print array on
10
set print array-indexes on
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set print elements 200
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# 자동 정지 동작
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set pagination off
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set confirm off
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# 라이브러리 자동 로드 허용 (pretty-printer 등)
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set auto-load safe-path /
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# 색
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set style sources on
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# follow-fork
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set follow-fork-mode parent
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set detach-on-fork on
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# C++ STL pretty-printer (배포판이 자동 등록하지 않은 경우)
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python
29
import sys
30
sys.path.insert(0, '/usr/share/gcc-13/python')
31
try:
32
    from libstdcxx.v6.printers import register_libstdcxx_printers
33
    register_libstdcxx_printers(None)
34
except ImportError:
35
    pass
36
end

LLDB는 ~/.lldbinit.

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settings set target.skip-prologue false
2
settings set stop-line-count-after 5
3
settings set stop-line-count-before 5
4
settings set thread-format "thread #${thread.index}: tid=${thread.id}, '${thread.name}'\n"

#빠른 작업 — 한 줄 디버깅

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# 핵심 함수까지 자동으로 가서 멈춤
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$ gdb -ex 'break main' -ex 'run' --args ./my_prog arg1
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# 배치 모드 — 한 번 실행 후 종료
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$ gdb -batch -ex 'run' -ex 'bt' --args ./my_prog
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[자동으로 콜스택 출력]
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# 스크립트로
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$ gdb -batch -x my_script.gdb ./my_prog

CI에서 segfault난 바이너리를 자동으로 디버깅해 콜스택만 뽑는 데 유용합니다.

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# 사후 분석 자동화
2
$ gdb -batch -ex 'bt' -ex 'info locals' -ex 'quit' \
3
    ./my_prog /tmp/core > /tmp/postmortem.log

#reverse-* — GDB 자체의 시간 역행

GDB는 자체적으로도 record 기능이 있습니다 (rr 없이).

1
(gdb) target record-full
2
(gdb) continue
3
(gdb) reverse-step
4
(gdb) reverse-continue

원리는 모든 명령어 실행 전후를 기록 — 그래서 엄청 느림. 짧은 구간에서만 실용적입니다. 멀리 갈 거면 rr이 거의 모든 면에서 앞섭니다.

#rr — 진짜 time-travel

Ch 6에서도 언급한 rr. 다시 짧게.

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$ rr record ./my_prog
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$ rr replay
3
(rr) continue
4
(rr) watch -l my_var
5
(rr) reverse-continue        # my_var 마지막 쓰기까지 거꾸로

같은 명령어 흐름이 완전히 재현되므로 비결정적 버그·race를 잡는 거의 유일한 도구. x86 Linux 전용 제약은 있지만 그만한 가치는 있습니다.

#자주 만나는 함정 모음

#빌드 옵션 권장 정리

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# 평소 디버깅 빌드
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-O0 -g3 -fno-omit-frame-pointer -fno-inline -fno-optimize-sibling-calls
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# 프로덕션이지만 디버깅도 가능
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-Og -g3 -fno-omit-frame-pointer
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# 프로덕션 + 별도 debuginfo
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-O2 -g                          # 컴파일
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$ objcopy --only-keep-debug a.out a.debug
10
$ strip --strip-debug a.out
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$ objcopy --add-gnu-debuglink=a.debug a.out

마지막 패턴이 배포 빌드의 표준. 출시본은 stripped, debuginfo는 서버 보관 → core dump 시 build-id로 매칭.

#마지막으로 — 더 깊게

이 시리즈 다음에 보면 좋은 것들.

• Sanitizer(AddressSanitizer/UBSan/TSan) — 디버거의 대체가 아닌 짝. 메모리·UB·race 자동 검출.
• Valgrind Memcheck — 검출 정밀도는 ASan 이상, 속도는 더 느림.
• perf — 디버거가 아니라 사후 통계. hot path / cache miss / branch miss.
• eBPF + bpftrace — 커널·사용자 공간 trace.
• rr / Pernosco — 시간 역행 + 클라우드 분석.

#정리 (시리즈 전체)

• GDB·LLDB는 어떻게 실행 중인 프로세스를 들여다보고 왜 그렇게 됐는지 묻는 도구.
• 브레이크포인트·워치포인트는 정적 검사로 못 잡는 동적 사실을 봅니다.
• 콜스택·프레임은 “지금 어떻게 여기까지 왔나”의 지도.
• 멀티스레드·core dump·원격·임베디드는 같은 GDB가 형태만 바꿔 다룹니다.
• Python 확장이 디버거의 진짜 천장입니다.
• 적절한 빌드 플래그(-Og -g3 -fno-omit-frame-pointer)가 디버거의 행복을 결정합니다.

이 시리즈로 일상 디버깅의 80%를 덮었습니다. 나머지 20%는 직접 손을 더럽혀야 알게 됩니다.

#관련 항목 (시리즈 전체)

• Ch 1: 소개와 설치
• Ch 2: 기본 명령 — 10가지
• Ch 3: 상태 검사
• Ch 4: 콜스택과 프레임
• Ch 5: 브레이크포인트와 워치포인트
• Ch 6: 멀티스레드 / 멀티프로세스
• Ch 7: core dump 분석
• Ch 8: 원격 / 임베디드 디버깅
• Ch 9: Python 스크립팅
• Ch 10: TUI / 프런트엔드
• 다음: Ch 12: DWARF 디버그 정보

#외부 자료

• Sanitizer 시리즈
• Valgrind 시리즈
• rr 프로젝트
• GDB 공식 매뉴얼
• LLDB 튜토리얼