22.2. Отладчик gdb Формат вызова отладчика gdb следующий:gdb [-help] [-nx] [-q] [-batch] [-cd=dir] [-f] [-b bps] [-tty=dev] [-s symfile] [-e prog] [-sе prog] [-c core] [-x cmds] [-d dir] ]Ключи отладчика описаны в таблице 22.1.Ключи командной строки gdb Таблица 22.1 Ключ Назначение -help или -h Вывод краткого описания всех

1.4. GNU-отладчик gdb Отладчик - это программа, с помощью которой можно узнать, почему написанная вами программа ведет себя не так, как было задумано. Работать с отладчиком приходится очень часто. Большинство Linux-программистов имеет дело с GNU-отладчиком (GNU Debugger, GDB), который

Отладчик kgdb Отладчик kgdb - это заплата ядра, которая позволяет с помощью отладчика gdb отлаживать ядро по линии последовательной передачи. Для этого требуется два компьютера. На первом выполняется ядро с заплатой kgdb. Второй компьютер используется для отладки ядра по линии

GDB относится к «умным» программам-отладчикам, то есть таким, которые «понимают» код и умеют выполнять его построчно, менять значения переменных, устанавливать контрольные точки и условия остановки… Словом, делать всё для того, чтобы разработчик мог проверить правильность работы своей программы.

GDB встроен во многие UNIX -подобные системы и умеет производить отладку нескольких языков программирования. Си - в их числе.

Чтобы вызвать GDB введите в терминале команду

Gdb [ имя_программы_которую_вы_хотите_отладить]

Чтобы выйти из GDB : введите команду

Quit или С –d

Другие важные команды GDB

Давайте посмотрим, как работать с GDB на примере программы caesar.c, которую вы, скорее всего уже написали на прошлой неделе. Проверять будем на собственной версии, так что у вас результаты могут несколько отличаться в зависимости от реализации.

Итак, переходим в папку pset2 (думаем, вы уже помните, как это сделать) в «Виртуальной лаборатории cs50» или CS50 IDE. Вводим команду:

Gdb . /caesar

В программе caesar есть одна функция, main. Установим точку остановки программы на функции main:

Запустим программу caesar с аргументом «3»:

Run 13

Допустим, нам надо проверить значение argc:

Print argc

Вот как всё это должно выглядеть в окне терминала:

Теперь выполняем программу пошагово с помощью команды next . Выполним несколько раз.

Здесь переменной key присваивают значение. Проверим, какое значение она имеет этой строке:

При первом вызве next переменной key присваивается значение «0». ПОчему так, если мы ввели число 3? Дело в том, что команда ещё не была выполнена. Когда вы вводим next ещё несколько раз, программа предлагает ввести текст.

Выполнив команду next еще раз, мы зайдем внутрь цикла с условием.

Цель отладки программы - устранение ошибок в её коде. Для этого вам, скорее всего, придётся исследовать состояние переменных во время выполнения , равно как и сам процесс выполнения (например, отслеживать условные переходы). Тут отладчик - наш первый помощник. Конечно же, в Си достаточно много возможностей отладки без непосредственной остановки программы: от простогоprintf(3) до специальных систем ведения логов по сети и syslog . В ассемблере такие методы тоже применимы, но вам может понадобиться наблюдение за состоянием регистров, образ ( dump ) оперативной памяти и другие вещи, которые гораздо удобнее сделать в интерактивном отладчике. В общем, если вы пишете на ассемблере, то без отладчика вы вряд ли обойдётесь.

Начать отладку можно с определения точки останова ( breakpoint ), если вы уже приблизительно знаете, какой участок кода нужно исследовать. Этот способ используется чаще всего: ставим точку останова, запускам программу и проходим её выполнение по шагам, попутно наблюдая за необходимыми переменными и регистрами. Вы также можете просто запустить программу под отладчиком и поймать момент, когда она аварийно завершается из-за segmentation fault, - так можно узнать, какая инструкция пытается получить доступ к памяти, подробнее рассмотреть приводящую к ошибке переменную и так далее. Теперь можно исследовать этот код ещё раз, пройти его по шагам, поставив точку останова чуть раньше момента сбоя.

Начнём с простого. Возьмём программу Hello world и скомпилируем её с отладочной информацией при помощи ключа компилятора -g :

$ gcc -g hello.s -o hello $

Запускаем gdb:

$ gdb ./hello GNU gdb 6.4.90-debian Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc. GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions. Type "show copying" to see the conditions. There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details. This GDB was configured as "i486-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/tls/libthread_db.so.1". (gdb)

GDB запустился, загрузил исследуемую программу, вывел на экран приглашение (gdb) и ждёт команд. Мы хотим пройти программу "по шагам" ( single-step mode ). Для этого нужно указать команду, на которой программа должна остановиться. Можно указать подпрограмму - тогда остановка будет осуществлена перед началом исполнения инструкций этой подпрограммы. Ещё можно указать имя файла и номер строки.

(gdb) b main Breakpoint 1 at 0x8048324: file hello.s, line 17. (gdb)

b - сокращение от break . Все команды в GDB можно сокращать, если это не создаёт двусмысленных расшифровок. Запускаем программу командой run . Эта же команда используется для перезапуска ранее запущенной программы.

(gdb) r Starting program: /tmp/hello Breakpoint 1, main () at hello.s:17 17 movl $4, %eax /* поместить номер системного вызова write = 4 Current language: auto; currently asm (gdb)

GDB остановил программу и ждёт команд. Вы видите команду вашей программы, которая будет выполнена следующей, имя функции , которая сейчас исполняется, имя файла и номер строки. Для пошагового исполнения у нас есть две команды: step (сокращённо s ) и next (сокращённо n ). Команда step производит выполнение программы с заходом в тела подпрограмм. Команда next выполняет пошагово только инструкции текущей подпрограммы.

(gdb) n 20 movl $1, %ebx /* первый параметр - в регистр %ebx */ (gdb)

Итак, инструкция на строке 17 выполнена, и мы ожидаем, что в регистре %eax находится число 4. Для вывода на экран различных выражений используется команда print (сокращённо p ). В отличие от команд ассемблера, GDB в записи регистров использует знак $ вместо % . Посмотрим, что в регистре %eax :

(gdb) p $eax $1 = 4 (gdb)

Действительно 4! GDB нумерует все выведенные выражения. Сейчас мы видим первое выражение ($1 ), которое равно 4. Теперь к этому выражению можно обращаться по имени. Также можно производить простые вычисления:

(gdb) p $1 $2 = 4 (gdb) p $1 + 10 $3 = 14 (gdb) p 0x10 + 0x1f $4 = 47 (gdb)

Пока мы играли с командой print , мы уже забыли, какая инструкция исполняется следующей. Команда info line выводит информацию об указанной строке кода. Без аргументов выводит информацию о текущей строке.

(gdb) info line Line 20 of "hello.s" starts at address 0x8048329 and ends at 0x804832e . (gdb)

Команда list (сокращённо l ) выводит на экран исходный код вашей программы. В качестве аргументов ей можно передать:

• номер_строки - номер строки в текущем файле;
• файл:номер_строки - номер строки в указанном файле;
• имя_функции - имя функции, если нет неоднозначности;
• файл:имя_функции - имя функции в указанном файле;
• *адрес - адрес в памяти, по которому расположена необходимая инструкция.

Если передавать один аргумент , команда list выведет 10 строк исходного кода вокруг этого места. Передавая два аргумента, вы указываете строку начала и строку конца листинга.

(gdb) l main 12 за пределами этого файла */ 13 .type main, @function /* main - функция (а не данные) */ 14 15 16 main: 17 movl $4, %eax /* поместить номер системного вызова 18 write = 4 в регистр %eax */ 19 20 movl $1, %ebx /* первый параметр поместить в регистр 21 %ebx; номер файлового дескриптора 22 stdout = 1 */ (gdb) l *$eip 0x8048329 is at hello.s:20. 15 16 main: 17 movl $4, %eax /* поместить номер системного вызова 18 write = 4 в регистр %eax */ 19 20 movl $1, %ebx /* первый параметр поместить в регистр 21 %ebx; номер файлового дескриптора 22 stdout = 1 */ 23 movl $hello_str, %ecx /* второй параметр поместить в 24 регистр %ecx; указатель на строку */ (gdb) l 20, 25 20 movl $1, %ebx /* первый параметр поместить в регистр 21 %ebx; номер файлового дескриптора 22 stdout = 1 */ 23 movl $hello_str, %ecx /* второй параметр поместить в 24 регистр %ecx; указатель на строку */ 25 (gdb)

Запомните эту команду: list *$eip . С её помощью вы всегда можете просмотреть исходный код вокруг инструкции, выполняющейся в текущий момент. Выполняем нашу программу дальше:

(gdb) n 23 movl $hello_str, %ecx /* второй параметр поместить в регистр %ecx (gdb) n 26 movl $hello_str_length, %edx /* третий параметр поместить в регистр %edx (gdb)

Не правда ли, утомительно каждый раз нажимать n ? Если просто нажать Enter , GDB повторит последнюю команду:

(gdb) 29 int $0x80 /* вызвать прерывание 0x80 */ (gdb) Hello, world! 31 movl $1, %eax /* номер системного вызова exit = 1 */ (gdb)

Ещё одна удобная команда , о которой стоит знать - info registers . Конечно же, её можно сократить до i r . Ей можно передать параметр - список регистров, которые необходимо напечатать. Например, когда выполнение происходит в защищённом режиме, нам вряд ли будут интересны значения сегментных регистров.

(gdb) info registers eax 0xe 14 ecx 0x804955c 134518108 edx 0xe 14 ebx 0x1 1 esp 0xbfabb55c 0xbfabb55c ebp 0xbfabb5a8 0xbfabb5a8 esi 0x0 0 edi 0xb7f6bcc0 -1208566592 eip 0x804833a 0x804833a eflags 0x246 [ PF ZF IF ] cs 0x73 115 ss 0x7b 123 ds 0x7b 123 es 0x7b 123 fs 0x0 0 gs 0x33 51 (gdb) info registers eax ecx edx ebx esp ebp esi edi eip eflags eax 0xe 14 ecx 0x804955c 134518108 edx 0xe 14 ebx 0x1 1 esp 0xbfabb55c 0xbfabb55c ebp 0xbfabb5a8 0xbfabb5a8 esi 0x0 0 edi 0xb7f6bcc0 -1208566592 eip 0x804833a 0x804833a eflags 0x246 [ PF ZF IF ] (gdb)

Так, а кроме регистров у нас ведь есть ещё и

Поговорим об отладчиках для Microsoft Windows. Их существует довольно много, вспомнить хотя бы всеми любимый OllyDbg, некогда популярный, но в настоящее время практически умерший SoftIce, а также Sycer, Immunity Debugger, x64dbg и бесчисленное количество отладчиков, встроенных в IDE. По моим наблюдениям, WinDbg нравится далеко не всем. Думаю, в основном это связано с командным интерфейсом отладчика. Любителям Linux и FreeBSD, бесспорно, он пришелся бы по душе. Но закоренелым пользователям Windows он кажется странным и неудобным. А тем временем, по функционалу WinDbg ничем не уступает другим отладчикам. Как минимум, он точно нечем не хуже классического GDB или там LLDB . В чем мы сегодня с вами и убедимся.

В мире Windows, все, как обычно, немного через жопу. Официальный инсталятор WinDbg можно скачать на сайте MS. Инсталятор этот помимо WinDbg также поставит вам свежую версию.NET Framework и перезагрузит систему без спроса. После установки не факт, что отладчик вообще заработает, особенно под старыми версиями Windows. Поэтому лучше скачать неофициальную сборку WinDbg или . Настоятельно советую воспользоваться именно одной из этих версий — это самый простой и быстрый способ установить WinDbg.

Есть две версии WinDbg, x86 и x64. Чтобы не возникало никаких проблем, отлаживайте x86 приложения с помощью x86 дебагера, а x64 приложения — с помощью x64 дебагера. После первого запуска выглядеть WinDbg будет довольно убого. Но не беспокойтесь по этому поводу. Поработав буквально несколько минут с WinDbg, вы подстроите его под себя и выглядеть он будет вполне няшненько. Например, как-то так (кликабельно, 51 Кб, 1156 x 785):

На этом скриншоте изображена отладка программы из заметки Получаем список запущенных процессов на Windows API . Как видите, WinDbg подцепил исходники программы. Справа отображаются значения локальных переменных. Внизу находится окно для ввода команд, где при помощи команды kn был выведен стэк вызовов. В верхней части отладчика находятся кнопки, при помощи которых можно выполнять простые действия вроде «шаг вперед», а также открыть дополнительные окна. При помощи этих окон можно посмотреть содержимое оперативной памяти, значения регистров, дизассемблерный листинг программы и много других интересных вещей.

Вообще, очень многое в WinDbg можно делать через GUI. Например, в окне с исходным кодом можно поставить курсор на нужном месте и нажатием на икноку с ладонью создать там точку останова. Или выполнить run to cursor. Также выполнение команды можно в любой момент остановить при помощи кнопки Break в панели вверху. На этом всем подробно останавливаться не будем. Но учтите, что такие возможности есть и они заслуживают изучения!

Прежде, чем приступить к отладке при помощи WinDbg, нужно сделать несколько несложных телодвижений. Откройте File → Symbol File Path и введите:

SRV*C:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols

Затем нажмите Browse и укажите путь до файлов c отладочной информацией (.pdb) вашего проекта. Аналогичным образом в File → Source File Path укажите путь до каталога с исходниками. Если сомневаетесь, укажите путь, по которому находится файл проекта Visual Studio, не ошибетесь. Затем скажите File → Save Workspace, чтобы все эти пути не приходилось указывать заново при каждом запуске WinDbg.

Теперь, когда все настроено, есть несколько способов начать отладку. Можно запустить новый процесс под отладчиком, можно подключиться к уже существующему, можно открыть крэшдамп. Все это делается через меню File. Особого внимания заслуживает возможность удаленной отладки. Например, если при помощи WinDbg вы отлаживаете драйверы, то особого выбора, кроме как использовать удаленную отладку, у вас как бы и нет. Что не удивительно, ведь малейшая ошибка в коде драйвера может привести к BSOD.

Если вы уже отлаживаете процесс, но хотели бы начать делать это удаленно, говорим:

Server tcp:port=3003

Нужно проверить, что порт открыт, что особенно актуально на Windows Server. На клиенте делаем File → Connect to a Remote Session, вводим:

tcp:Port=3003,Server=10.110.0.10

Кроме того, можно запустить сервер, позволяющий отлаживать любой процесс в системе:

dbgsrv.exe -t tcp:port=3003

На клиенте подключаемся через File → Connect to Remote Stub. После этого через интерфейс можно как обычно выбрать процесс из списка или запустить новый. Только работать процессы будут на удаленной машине.

Теперь, наконец-то, рассмотрим основные команды WinDbg.

Важно! Иногда команды могут выполняется очень долго, например, если вы решили загрузить сразу все отладочные символы. Если устанете ждать, просто нажмите Ctr+C в поле ввода команды, и WinDbg тут же перестанет делать то, что он сейчас делает.

Help
.hh команда

Очистить вывод в окне Command:

Добавить путь, по которому WinDbg будет искать отладочные символы (та же команда без знака плюс затрет все ранее прописанные пути):

Sympath+ c:\pdbs

Перезагрузить символы:

Показать список модулей:

Ищем символы:

x *!Ololo::My::Namespace::*

Загрузить символы для модуля:

ld имя_модуля

Если WinDbg почему-то не находит.pdb файлы и в стектрейсах вместо имен.c/.cpp файлов с номерами строк вы видите что-то вроде module+0x19bc, попробуйте выполнить следующую последовательность команд — так вы получите больше информации о возможных причинах проблемы:

Sym noisy
.reload MyModule.dll

Указать путь к каталогу исходников:

Поставить точку останова:

bp kernel32!CreateProcessA
bp `mysorucefile.cpp:123`
bp `MyModule!mysorucefile.cpp:123`
bp @@(Full::Class:Name::method)

Поставить точку остановка, которая сработает только один раз:

Поставить точку останова, которая сработает на 5-ый раз, после 4-х проходов:

Можно автоматически выполнять команды каждый раз, когда срабатывает точка останова:

bp kernel32!LoadLibraryA ".echo \"Variables:\n\"; dv"

У аппаратных точек останова синтаксис такой:

ba