引言
最近更新了几篇关于编译器、性能优化等相对比较底层的文章，有童鞋发私信给我，希望能写几篇介绍程序调试技巧的文章。
想了下，就从C语言的宏定义入手吧。这个是调试C语言程序时经常会遇到的问题，在我刚入门时也曾经困惑过我。
关于C语言的宏
C语言，易于入门，难以精通。这样说，我想应该不会有人反对吧？
它的易，在于其精简的语法，简单的数据类型。它的难，在于它的灵活。
说起它的难，大家第一反应肯定是指针。作为C语言的精髓，指针的存在，使得C语言足够灵活，异常强大。但同时，它也使得C语言变得难以掌控，程序变得难以理解。
那么，除了指针呢？还有宏。
C语言中，宏是和指针一样强大的存在。毫不夸张的说，通过C语言的宏定义，甚至可以发展出一门全新的编程语言。
恰当的使用宏，能够使得代码更加简洁精炼，易读，还能提高程序的运行效率。真正的C语言高手，都非常善于用宏来实现一些高级的编程技巧。
Linux内核就是一个典型的案例。作为全球顶尖黑客大牛们通力合作的产物，Linux内核把C语言的宏发挥到了极致，各种精妙、有趣的宏技巧在Linux内核代码中随处可见。
但是，和指针一样，宏也是一把双刃剑。大量的运用宏，尤其是一些高级、精妙的技巧，会使得代码变得难以理解，对于理解代码的实现细节和调试带来不小的难度。对于这点，我想研究过Linux内核代码的童鞋都深有体会。
GDB调试时遇到宏怎么办？
我们知道，在C语言程序预编译阶段，所有的宏定义都会被展开在C源码文件中引用宏的地方。因此，一般编译过后的目标文件中，不存在关于宏定义的任何信息。如下面这段代码：
先编译一下：
<code>gcc -g test.c -o test/<code>
然后用GDB调试：
尽管我们编译时加了“-g”选项，但当我们在GDB中查看MONDAY的值和使用MAX宏时，仍然会提示当前上行文中找不到这两个符号。
怎么解决呢？其实GCC已经给我们提供了解决方案。
GCC的调试选项 -g
我们知道，要想用GDB进行调试，必须在用GCC编译时加上“-g”选项。但很多童鞋可能不知道的是，和优化选项“-Ox”一样，调试选项“-g”也有几个等级可选：
- -g 默认选项，同-g2
- -g0 不生成任何调试信息，和编译时不加“-g”是一样的。
- -g1 生成最少量的调试信息，这些信息足够用来通过backtrace查看调用栈符号信息。主要包括了函数声明、外部变量和行号等信息，但是不包含局部变量信息。这个选项比较少用。
- -g2 生成足够多的调试信息，可以用GDB进行正常的程序调试，这个是默认选项。
- -g3 在-g2的基础上产生更多的信息，如宏定义。
可见，我们编译时加的“-g”选项，其实等同于“-g2”，它产生了足够多的调试信息，我们可以用gdb查看调用栈、查看局部变量等。但是，要想查看宏定义，则必须要使用“-g3”选项。
使用-g3调试选项
重新编译一下：
<code>gcc -g3 test.c -o test/<code>
用gdb重新调试：
用“-g3”选项重新编译之后，就可以在gdb中查看宏定义了。
本来，到这里就该结束了，但是为了满足好奇心，我们看一下“-g2”和“-g3”对目标文件产生了什么影响。
“-g2”和“-g3”对目标文件的影响
我们先看一下“-g2”，重新编译一下，然后用readelf命令查看一下目标文件中的节区头部（section header）表：
<code>gcc -g2 test.c -o test readelf -S test/<code>
主要看一下和调试信息相关的节区：
-g2 目标文件调试信息
GCC默认使用的调试信息存储格式叫做DWARF，gdb就是基于这个格式的规范，实现的源码级调试。
稍微解释一下：
- .debug_aranges 地址范围信息
- .debug_info 最核心的调试信息
- .debug_abbrev 各编译单元的缩写表
- .debug_line 行号信息
- .debug_str 被“.debug_info”节区使用的字符串表
然后，再用“-g3”选项重新编译一下：
<code>gcc -g3 test.c -o test readelf -S test/<code>
再看下节区表：
-g3 目标文件调试信息
跟“-g2”相比，“-g3”多了一个.debug_macro，这个节区就是主要用来存放宏定义的信息。
我们用下面这个命令来查看一下这个节区里面都存放了哪些信息：
<code>readelf --debug-dump test/<code>
输出信息比较多，和“.debug_macro”有关的如下图所示：
测试程序中定义的两个宏MONDAY和MAX的信息都包含在这个节区中，包括文件信息、行号信息、以及宏定义具体内容等。
结语
作为程序员，我们每天都在和各种Bug斗智斗勇，程序调试和问题定位的能力，对我们来说是至关重要的一项基本技能。
工欲善其事，必先利其器。
接下来，我会更新一系列文章，深入讲解程序调试和问题定位的技巧，以及其背后的实现原理。主要内容包括：
- 调试器的工作原理
- 调试器常见功能的实现方法，如断点、单步执行、调用栈、源码级调试等
- 常用工具的高级使用技巧，如GCC、GDB、binutil工具集、sysstat工具集等
- 在无合适工具可用的特殊环境下，如何自己制作调试工具
感兴趣的童鞋欢迎欢迎右上角关注！
如果觉得有用的话，别忘了点赞！把知识分享给更多志同道合的人！谢谢！
也欢迎围观我另外一个正在更新中的系列专题文章：
你真的理解"Hello world"吗？ 从编译链接到OS内核系列专题（已更新三篇）
以及其他几篇关于性能优化的文章。
