5、小结

1、初探GDB

什么是GDB？

- GNU项目中的调试器（gnu debuger）

- 能够跟踪程序的执行，也能够恢复程序崩溃前的状态

为什么需要GDB？

- 软件不是一次性开发完成的（是软件就有bug，是程序就有问题）

- 调试是软件开发过程中不可或缺的技术（调试工具很重要）

binutils工具集属于静态分析工具，目标是可执行程序文件（事后分析）

GDB是动态分析工具，目标是进程

GDB的常规应用

- 自定义程序的启动方式（指定影响程序运行的参数如：命令行参数）

- 设置条件断点（在条件满足时暂停程序的执行）

- 回溯检查导致程序异常结束的原因（Core Dump）

- 动态改变程序执行流（定位问题的辅助方式）

GDB的启动方式

- 直接启动

gdb

gdb test.out

gdb test.out core

- 动态连接

gdb test.out pid //动态跟踪这一进程

GDB应用示例

调试利器GDB

实验分析

初步体验gdb的调试 func.c test.c

fun.c

#include <stdio.h>

int* g_pointer;

void func()
{
    *g_pointer = (int)"D.T.Software";

    return;
}

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

extern int* g_pointer;
extern void func();

void test_1()
{
    printf("test_1() : %p\n", test_1);
}

void test_2()
{
    printf("test_2() : %p\n", test_2);
}

void test_3()
{
    printf("test_3() : %p\n", test_3);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    typedef void(TFunc)();
    TFunc* fa[] = {test_1, test_2, test_3};
    int i = 0;
    
    printf("main() : begin...\n");
    
    for(i=0; i<argc; i++)
    {
        printf("argv[%d] = %s\n", i, argv[i]);
    }
    
    for(i=0; i<100; i++)
    {
        fa[i%3]();
        sleep(argc > 1);//argc > 1休眠1s
    }

    printf("g_pointer = %p\n", g_pointer);

    func();
    
    printf("main() : end...\n");

    return 0;
}

编译运行出现段错误，使用gdb调试分析错误

调试1

调试利器GDB

直接定位了错误之处

调试2

调试利器GDB

直接定位了错误之处，比静态分析工具强大多

演示设置命令行参数

调试利器GDB

演示gdb动态链接到一个进程

调试利器GDB

2、使用GDB 进行断点调试

断点类型

- 软件断点：由非法指令异常实现（软件实现）

- 硬件断点：由硬件特性实现（数量有限）

- 数据断点：由硬件特性实现（数量有限）

软件断点适用于运行于内存中的程序

硬件断点适用于运行于Flash中的程序

数据断点用于监视一段内存，若这段内存被访问（被读，被写）程序立即停下

软件断点的相关操作

- 通过函数名设置断点

break func_name [ if var = value ]

tbreak func_name [ if var = value ]

- 通过文件名行号设置断点

break file_name:line_num [ if var = value ]

tbreak file_name:line_num [ if var = value ]

（break设置的断点总是有效的，tbreak设置一次有效断点，若指明条件就为条件断点）

调试利器GDB

调试时的常用操作

调试利器GDB

硬件断点及其应用

- 当代码位于只读存储器（Flash）时，只能通过硬件断点调试

- 硬件断点需要硬件支持，数量有限

- GDB中通过 hbreak 命令支持硬件断点

- hbreak 与 break 使用方式完全一致

实验分析

使用gdb进行断点调试

调试利器GDB

我们可以尝试跳过43行func()的调用，若程序执行正常确定func函数有问题

调试利器GDB

接下来进行第二次调试

调试利器GDB

第三次调试

调试利器GDB

整个过程没有修改源代码...就成功定位错误，并解决问题

GDB中支持数据断点的设置

- watch 命令用于监视变量是否被改变（本质为硬件断点）

- watch命令的用法：watch var_name

GDB中的内存查看

- GDB中可以检查任意内存区域中的数据

- 命令语法：x /Nuf expression

N - 需要打印的单元数

u - 每个单元的大小

f - 数据打印的格式

调试利器GDB

示例：判断系统大小端

调试利器GDB

实验分析

变量断点和内存查看 test.c

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

int g_var = 0;

void* thread_func(void* args)
{
    sleep(5);
    
    g_var = 1;
}

int main()
{
    int i = 0;
    pthread_t tid = 0;
    
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        printf("g_var = %d\n", g_var);
        
        sleep(1);
    }
}

调试利器GDB

下面调试分析定位哪一行代码修改了全局变量

调试利器GDB

这样就可以得知11行代码改写了数据

调试利器GDB

3、函数调用栈的查看

函数调用栈的查看（backtrace和frame）

- backtrace 查看函数调用的顺序（函数调用栈的信息）

- frame N 切换到栈编号为N的上下文中

- info frame 查看当前函数调用的栈帧信息

调试利器GDB

深入info命令

调试利器GDB

实验分析

函数调用栈的查看 frame.c

#include <stdio.h>


int sum(int n)
{
    int ret = 0;
    
    if( n > 0 )
    {
        ret = n + sum(n-1);
    }
    
    return ret;
}


int main()
{
    int s = 0;
    
    s = sum(10);
    
    printf("sum = %d\n", s);
    
    return 0;
}

调试利器GDB

下面调试分析

调试利器GDB

ebp向后读4个字节是之前ebp指针指向的位置

ebp向前读4个字节就是esp返回的地址

调试利器GDB

4、调试中的小技巧

调试利器GDB

实验分析

#include <stdio.h>

int g_var = 1;

struct ST
{
    int i;
    int j;
};

int func()
{
    struct ST st[5] = {0};
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        st[i].i = i;
        st[i].j = i * i;
    }
    
    for(i=0; i<5; i++)
    {
        printf("st[%d].i = %d\n", i, st[i].i);
        printf("st[%d].j = %d\n", i, st[i].j);
    }
}

int main()
{
    static c_var = 2;
	
    func();
	
    return 0;
}

演示断点处自动打印

调试利器GDB