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Golang GDB调试完全解析

引文

上次在MAC上配置GDB,mac上试图配置GDB调试环境,未果。
故选择开发机学习GDB的使用,因此熟悉命令是第一步,在没有其他信息来源地情况下,
尝试使用help命令获取信息

前言

什么是GDB?

UNIX及UNIX-like下的调试工具。或许,各位比较喜欢那种图形界面方式的,像VC、BCB等IDE的调试,但如果你是在 UNIX平台下做软件,你会发现GDB这个调试工具相比于VC、z的优点是具有修复网络断点以及恢复链接等功能,比BCB的图形化调试器有更强大的功能。所谓“尺有所短,寸有所长”就是这个道理。

GDB能干什么?解决哪些问题

一般来说,GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能:

1、启动你的程序,可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。

2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。(断点可以是条件表达式)

3、当程序被停住时,可以检查此时你的程序中所发生的事。

4、你可以改变你的程序,将一个BUG产生的影响修正从而测试其他BUG。

GDB的使用

熟悉命令

命令分为以下几个种类:开始和停止,执行,断点,检查代码,检查数据,以及其他信息

基本命令

命令效果quit退出GDBrun运行程序kill退出程序

断点

命令效果break multstore在函数入口设置断点breadk * 0x400540在地址0x400540设置断点delete删除断点1delete删除所有断点

执行

命令效果stepi执行一条指令stepi 4执行四条命令delete删除断点1delete删除所有断点

检查代码

命令效果disas反汇编当前函数disas functionname反汇编函数

做测试

add-auto-load-safe-path /home/frankhan/library/go/src/runtime/runtime-gdb.pyline to your configuration file "/home/frankhan/.gdbinit".To completely disable this security protection addset auto-load safe-path /line to your configuration file "/home/frankhan/.gdbinit".For more information about this security protection see the"Auto-loading safe path" section in the GDB manual.  E.g., run from the shell:info "(gdb)Auto-loading safe path"

输入run命令,执行这个程序

(gdb) runStarting program: /home/frankhan/study/gdb/main[New LWP 257145][New LWP 257146][New LWP 257147][New LWP 257148]test: haha 1234[LWP 257148 exited][LWP 257147 exited][LWP 257146 exited][LWP 257145 exited][Inferior 1 (process 257141) exited normally]

使用 l 命令,查看源代码

2 (gdb) l main.main34func test(s string, x int) (r string) {5r = fmt.Sprintf("test: %s %d", s, x)6return r7}8func main() {9s := "haha"10i := 123411println(test(s, i))12}

在第9 第10行打断点

(gdb) b 9Breakpoint 1 at 0x48e901: file /home/frankhan/study/gdb/main.go, line 9.(gdb) b 10Breakpoint 2 at 0x48e916: file /home/frankhan/study/gdb/main.go, line 10.(gdb)

继续执行

(gdb) runStarting program: /home/frankhan/study/gdb/main[New LWP 268044][New LWP 268045][New LWP 268046][New LWP 268047]Thread 1 "main" hit Breakpoint 1, main.main () at /home/frankhan/study/gdb/main.go:99s := "haha"

我们也可以通过 print 来打印比变量,寄存器等信息,这个功能非常实用,
因为我们在平时debug的过程中,可能随时要观察堆栈信息,在GDB中,
只需要print + 变量名就可以打印出完整的变量信息

List of classes of commands:aliases -- Aliases of other commandsbreakpoints -- Making program stop at certain pointsdata -- Examining datafiles -- Specifying and examining filesinternals -- Maintenance commandsobscure -- Obscure featuresrunning -- Running the programstack -- Examining the stackstatus -- Status inquiriessupport -- Support facilitiestracepoints -- Tracing of program execution without stopping the programuser-defined -- User-defined commands

高级应用

查看宏

默认情况下,在GDB中是不能查看宏的值及定义的,但通过如下方法,则可以达到目的:
编译源代码时,加上“-g3-gdwarf-2”选项,请注意不是“-g”,必须为“-g3”,查看宏的值使用命令p,这和查看变量的值的方法相同,如果想查看宏的定义,使用 “-macroexpand”命令即可

如果执行一连串命令?

这个借助命令“source”即可,“source”的参数为一个存有一串命令的文件名

如何同时给多个函数打断点?

使用“rb”命令,如果执行“rb”时不带参数,则表示在所有函数处打一个断点,“rb”后面可以接一个符合正则表达式的参数,用来对符合正则表达式的所有函数打断点

.gdbinit文件

GDB在启动时,会在用户主目录中寻找这个文件,并执行该文件中所有命令,文件格式为:

define command-aliascommandend

如要给“b main”取一个别名“bm”:

define bmb mainend 

此外,还可以给这个别名加上帮助说明性文字,格式为:

document bm帮助说明性文字end 

如,给“bm”别名添加帮助说明性文字:

document bmbreak at main() functionend

这样,在使用“helpbm”时,GDB就会打印出“break at main()function”

自定义命令

除了在.gdbinit文件自定义命令外,还可以直接在GDB运行环境定义命令,语法相同

定义命令钩子

钩子用来在执行某个命令前或命令后,先执行某个或某些命令。假如想在print命令前显示一段 “----------”,则:

define hook-printecho ----------/nend

注意“hook-”后接的必须是命令全称,不能是缩写。
如果想在命令执行完,再执行某个或某些命令,则:

#define hookpost-printecho ----------/nend  

演示

1package main2import ("fmt")34type a struct{5b int6c string7}8func test(s string, x int) (r string) {9r = fmt.Sprintf("test: %s %d", s, x)10return r(gdb)11}12func main() {13s := "haha"14i := 12315 f :=a{b:123,c:"22243"}16println(test(s, i))17fmt.Print(f)18}(gdb)Line number 19 out of range; /home/frankhan/study/gdb/main.go has 18 lines.(gdb) b 17Breakpoint 1 at 0x48ed38: file /home/frankhan/study/gdb/main.go, line 17.(gdb) runStarting program: /home/frankhan/study/gdb/main[New LWP 43418][New LWP 43419][New LWP 43420][New LWP 43421][New LWP 43422]test: haha 123Thread 1 "main" hit Breakpoint 1, main.main () at /home/frankhan/study/gdb/main.go:1717fmt.Print(f)(gdb) print s---------------/n$1 = 0x4c4424 "haha"

GDB中循环

GDB支持if/else/while/loop_break/loop_continue,如:

(gdb) set $x=1
(gdb) while $x==1

p $x
set $x=0
p $x

函数测试

这在UT中使用最多,同时也是部分ST用例的入口。GDB中可以在Ctrl+C暂停程序执行后,使用call命令调用程序中的任何函数,使用方法与被测程序语言的语法一致,如:

call foo(5, “Hello!”)

函数执行的上下文比较特殊,栈空间是GDB临时分配的特殊内存区域,进程空间与被测函数相同,但与任何具体线程无关。如果使用call进行UT,则 你会发现GDB的断点设置对call所调用的函数无效,这是GDB的一个默认保护:任何命令涉及的表达式(函数调用同样被视作表达式)都不受断点影响。为 了顺利进行UT,我们必须手动修改这一默认设置:
set debug expression 1

这样就可以break在被call所调用的函数中了。
Tip:如果函数中使用了类printf的输出函数,那么可能在call之后看不到任何输出,那是由于标准输出的缓冲造成的,只需简单的c(continue)一次就可以观察到输出了。

简单的函数桩

UT中对函数进行打桩是一件非常麻烦的事情,对于小项目,往往会浪费大量的精力。其实,通过GDB,我们可以变相的实现简单的函数桩,且较为便捷。
基本思路就是在需要打桩的函数上设置断点,待进入函数后,根据对函数的打桩需求,可以分别采取如下措施:

(1)直接返回:用GDB的return命令强制返回即可,如果有返回值,直接跟在return后面即可,如:

return 5

(2)执行函数的部分逻辑:这需要借助GDB的执行路径篡改功能。
“jump <行号>”直接跳至对应的代码行继续执行,也可以用“jump *<地址>”跳转到机器指令地址。
Tip:在x86开发环境下,即使像VC这种不支持“执行路径篡改”功能的调试器,也可以通过直接修改寄存器PC的值达到跳转的目的

临时数据的构造

在测试一些包含复杂数据类型的代码时,常常需要构造一些复杂结构的临时数据,通常简单易行的办法是直接分配一块临时内存,如:(假设SOME_TYPE是某种复杂数据类型,如typedef的struct、union、enum等)

set $temp = ({SOME_TYPE *}malloc(sizeof(SOME_TYPE)))

然后为临时变量$temp填充相应的数据:
set $temp->some_field = 7

最后将其用作普通的数据参与测试:(假设foo()函数接收SOME_TYPE*类型的参数)
call foo($temp)

痛点的解决

remote debug

划重点:os x和linux之间不能远程调试

GDB远程调试配置是在gdbserver下进行远程调试提供的两个选项之一。

使用方式

服务器端在要调试的目标设备启动gdbserver:

 gdbserver :1234 ./main

在host端,比我们的PC上面,运行gdb:
然后设定 target remote 10.122.100.209::1234

 $ gdb (gdb) target remote :1234 Remote debugging using :1234

然后就可以对目标设备的程序进行debug了。

(gdb) target remote 10.122.100.209:1234Remote debugging using 10.122.100.209:1234Reading /home/frankhan/study/gdb/main from remote target...warning: File transfers from remote targets can be slow. Use "set sysroot" to access files locally instead.Reading /home/frankhan/study/gdb/main from remote target...Reading symbols from target:/home/frankhan/study/gdb/main..._rt0_amd64_linux () at /home/frankhan/library/go/src/runtime/rt0_linux_amd64.s:88/home/frankhan/library/go/src/runtime/rt0_linux_amd64.s: No such file or directory.

多个携程debug

Docker中debug

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