Linux 程序运行与调试笔记

本文总结了在 Linux 系统中，排查程序运行异常、崩溃、环境变量错误等问题时常用的调试方式与分析工具。

内容涵盖从 D-Bus 调试到进程分析、日志查看、内存排错等多个层面。

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一、使用 dbus-send 查询 D-Bus 状态

在使用如 fcitx5、Plasma 等依赖 D-Bus 的组件时，常需要查看其在 D-Bus 总线上的运行状态。

示例命令：

dbus-send --print-reply=literal --dest=org.fcitx.Fcitx5 /controller org.fcitx.Fcitx.Controller1.DebugInfo

输出示例：

Group [x11::1] has 0 InputContext(s)
Group [wayland:] has 5 InputContext(s)
  IC [a50fe208d42e4611b240c0b66a2fa0b9] program:konsole frontend:dbus cap:e001800060 focus:1
  IC [d7d4d5c05e9c445aab1af9c7dfb5fbd4] program:telegram-desktop frontend:dbus cap:e001800060 focus:0
  IC [ac72ec3edf58481bbdf838352520efd5] program:krunner frontend:dbus cap:e001820060 focus:0
  IC [d8b450176e204953837248f786204c29] program:plasmashell frontend:dbus cap:e001800060 focus:0
  IC [df252979343d42ebbe9bd82ead6ff194] program: frontend:wayland cap:40 focus:0
Input Context without group

分析： 出现了 telegram-desktop 的那一行，说明 Telegram 仍在使用输入法模块（IM Module），这表明环境变量配置可能存在问题（例如 Wayland 下的 QT_IM_MODULE 未正确传递）。

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二、使用 /proc 查看程序运行时环境变量

在 Linux 中，程序运行时的环境变量可以通过 /proc/<PID>/environ 查看。

[!Tip] 可以通过 pgrep 来查看 process_name 的 PID

示例：

cat /proc/<PID>/environ | tr '\0' '\n'

若只想查看输入法相关变量：

tr '\0' '\n' < /proc/<PID>/environ | grep -E 'WAYLAND_DISPLAY|XMODIFIERS|QT_IM_MODULE|GTK_IM_MODULE'

此方法可快速判断程序是否继承了正确的输入法或显示环境变量。

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三、常用系统级调试与诊断手段

当程序报错、崩溃或运行异常时，可以从以下几个层面逐步排查。

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1. strace —— 系统调用级调试

跟踪程序运行时的系统调用（文件访问、网络、信号等）。

strace -f -o trace.log program_name

查看关键错误：

grep -i 'ENOENT\|EACCES' trace.log

用途：

• 定位文件找不到（No such file）
• 权限问题（Permission denied）
• 系统调用失败的具体原因

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2. ltrace —— 动态库函数调用跟踪

跟踪程序使用的动态库函数调用（如 glibc、Qt 等）。

ltrace -o ltrace.log program_name

用途：

• 分析函数调用关系
• 观察外部库加载问题
• 调用参数追踪

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3. gdb —— 程序崩溃分析

进入交互式调试器：

gdb program_name
(gdb) run
(gdb) bt    # 打印崩溃堆栈

分析已生成的 core dump：

ulimit -c unlimited      # 启用 core dump
./program_name
gdb program_name core
(gdb) bt

用途：

• 精确定位崩溃行号与函数调用链
• 手动调试运行流程

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4. journalctl / dmesg —— 查看系统日志

查看 systemd 日志：

journalctl -xe | grep program_name

查看内核日志：

dmesg | tail -n 30

用途：

• 捕获 Segmentation fault、abort、权限拒绝
• 发现驱动层或权限层错误

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5. ps / top / htop / pmap —— 查看进程状态与内存分布

ps aux | grep program_name
top -p <PID>
pmap <PID>

用途：

• 判断程序是否卡死、CPU 过高
• 检查内存分布和泄漏趋势

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6. lsof —— 查看文件与端口占用

查看进程打开的文件或端口：

lsof -p <PID>
lsof -i :8080

用途：

• 排查文件被占用
• 检查端口冲突、资源锁定问题

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7. systemctl status —— 调试 systemd 服务

若程序由 systemd 管理（如 fcitx5-daemon）：

systemctl status fcitx5.service -l
journalctl -u fcitx5.service

用途：

• 查看服务启动失败原因
• 分析日志输出与崩溃情况

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8. env / printenv —— 检查环境变量

查看当前 shell 的环境变量：

env | grep -E 'IM_MODULE|WAYLAND|DISPLAY'

用途：

• 检查输入法、图形环境、DBus 环境传递是否正确

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9. valgrind —— 检查内存问题

检测内存泄漏与非法访问：

valgrind --leak-check=full ./program_name

用途：

• 内存越界、未释放的内存检测
• 定位 malloc/free 不匹配问题

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10. coredumpctl —— 查看崩溃记录（systemd 管理）

当程序崩溃时：

coredumpctl list
coredumpctl info <PID>
coredumpctl gdb <PID>

用途：

• 查看崩溃历史
• 直接进入 GDB 分析 core dump

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四、常用工具速查表

调试目标	工具	说明
系统调用跟踪	strace	调用系统级操作
动态库函数	ltrace	调用 libc、Qt 等库函数
程序崩溃调试	gdb, coredumpctl	堆栈分析、现场回溯
内存错误检测	valgrind	内存泄漏与越界
进程与资源状态	ps, top, htop, pmap	查看资源使用
文件/端口占用	lsof	分析文件锁或端口冲突
系统日志	journalctl, dmesg	系统与内核层错误信息
环境变量检查	/proc/<PID>/environ, env	检查 Wayland/X11 变量
D-Bus 调试	dbus-send, busctl	检查输入法、桌面通信状态

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五、小结

在 Linux 环境中，调试往往不依赖单一工具，而是通过以下顺序综合使用：

1. 观察行为： journalctl、dmesg
2. 确认环境： /proc/<PID>/environ、env
3. 跟踪系统层： strace、ltrace
4. 内核与崩溃层面： gdb、coredumpctl
5. 资源与文件： ps、lsof、top
6. 复杂问题： valgrind（内存类）

通过这些手段的组合，可以完整地排查几乎所有 Linux 用户态程序的运行异常与崩溃问题。