GDB使用笔记

一、简述

GDB是一个由GNU开源组织发布的、UNIX/LINUX操作系统下的、基于命令行的、功能强大的程序调试工具。 对于一名Linux下工作的c++程序员,gdb是必不可少的工具;

二、 gdb基本指令介绍

2.1 gdb交互命令

  • start:开始调试;

  • n:一条一条的执行;

  • backtrace/bt:查看函数调用栈帧;

  • info/i locals:查看当前栈帧局部变量;

  • frame/f:选择栈帧,在查看局部变量;

  • print/p:打印变量的值;

  • finish:运行到当前函数返回;

  • set var sum=0:修改变量的值;

  • list/l 行号或函数名:列出源码;

  • display/undisplay sum:每次停下显示变量的值/取消跟踪;

  • x/7b input:打印存储器内容,b–每个字节一组,7–7组;

  • disassemble:反汇编当前函数或指定函数;

  • si:一条指令一条指令调试 而 s 是一行一行代码;

  • info registers:显示所有寄存器的当前值;

  • x/20 $esp:查看内存中开始的20个数;

  • run(简写r):其作用是运行程序,当遇到断点后,程序会在断点处停止运行,等待用户输入下一步的命令;

  • continue(简写c):继续执行,到下一个断点处(或运行结束);

  • next(简写n):单步跟踪程序,当遇到函数调用时,也不进入此函数体;此命令同 step 的主要区别是,step 遇到用户自定义的函数,将步进到函数中去运行,
    而 next 则直接调用函数,不会进入到函数体内;

  • step(简写s):单步调试如果有函数调用,则进入函数;与命令n不同,n是不进入调用的函数的;

  • until:当你厌倦了在一个循环体内单步跟踪时,这个命令可以运行程序直到退出循环体;

  • until+行号: 运行至某行,不仅仅用来跳出循环;

  • finish: 运行程序,直到当前函数完成返回,并打印函数返回时的堆栈地址和返回值及参数值等信息;

  • call函数(参数):调用程序中可见的函数,并传递“参数”,如:call gdb_test(55);

  • quit:简记为 q ,退出gdb;

2.2 设置断点

  • break n(简写b n):在第n行处设置断点(可以带上代码路径和代码名称: b OAGUPDATE.cpp:578);
    • continue/c:连续运行;
  • b fn1 if a>b:条件断点设置,满足条件才激活断点;
  • break func(break缩写为b):在函数func()的入口处设置断点,如:break cb_button
  • b 匿名空间名::函数名:对匿名空间设置断点,当匿名空间存在名称时,使用例如,b Foo::foo`;
  • b (anonymous namespace)::函数名:对匿名空间设置断点,当匿名空间无名称时,使用例如,b (anonymous namespace)::bar
  • b *address:在程序地址上打断点,当调试汇编程序时,我们可以在程序地址上进行打断点,例如,b *0x400522
  • b *address:在程序入口处打断点,如果不知道程序的入口地址,可以使用readelf -h a.out指令获取程序的入口地址,例如b *0x400440
  • b *func:在函数的第一条汇编指令处打断点,通常我们使用b func打断点,但是这样并不会设置在汇编层次函数的开头,如果要将断点设置在汇编指令层次的开头,需要使用该指令;
  • delete 断点号n:删除第n个断点;
  • disable 断点号n:暂停第n个断点;
  • enable 断点号n:开启第n个断点;
  • clear 行号n:清除第n行的断点;
  • info b(info/i breakpoints):显示当前程序的断点设置情况;
  • delete breakpoints:清除所有断点;

2.3 查看源代码

  • list:简记为 l ,其作用就是列出程序的源代码,默认每次显示10行;
  • list 行号:将显示当前文件以“行号”为中心的前后10行代码,如:list 12;
  • list 函数名:将显示“函数名”所在函数的源代码,如:list main;
  • list:不带参数,将接着上一次 list 命令的,输出下边的内容;

2.4 打印表达式

  • print表达式:简记为 p ,其中“表达式”可以是任何当前正在被测试程序的有效表达式,比如当前正在调试C语言的程序,那么“表达式”可以是任何C语言的有效表达式,包括数字,变量甚至是函数调用;

    print ++a:将把整数 a 中的值加1,并显示出来
    print name:将显示 name 的值
    print gdb_test(a):将以变量 a 作为参数调用 gdb_test() 函数
  • display 表达式:在单步运行时将非常有用,使用display命令设置一个表达式后,它将在每次单步进行指令后,紧接着输出被设置的表达式及值。如: display a;

  • watch表达式:设置一个监视点,一旦被监视的“表达式”的值改变,gdb将强行终止正在被调试的程序。如: watch a;

  • whatis :查询变量或函数;

  • info function: 查询函数;

  • info locals: 显示当前堆栈页的所有变量;

2.5 查询运行信息

  • where/bt :当前运行的堆栈列表;
  • bt backtrace:显示当前调用堆栈;
  • up/down :改变堆栈显示的深度;
  • set args 参数:指定运行时的参数;
  • show args:查看设置好的参数;
  • info program: 来查看程序的是否在运行,进程号,被暂停的原因;

2.6 分割窗口

  • layout:用于分割窗口,可以一边查看代码,一边测试:
  • layout src:显示源代码窗口
  • layout asm:显示反汇编窗口
  • layout regs:显示源代码/反汇编和CPU寄存器窗口
  • layout split:显示源代码和反汇编窗口
  • Ctrl + L:刷新窗口

2.7 调试正在运行进程

  • gdb -args ./a.out a b c
  • gdb attach PID:调试正在运行的进程;
  • gdb -q a PID:调试正在运行的进程;
  • info thread:查看当前进程的线程信息;

2.8 更强大的工具

cgdb可以看作gdb的界面增强版,用来替代gdb的 gdb -tui。
cgdb主要功能是在调试时进行代码的同步显示,这无疑增加了调试的方便性,
提高了调试效率。界面类似vi,符合unix/linux下开发人员习惯;如果熟悉gdb和vi,
几乎可以立即使用cgdb。

三、 其他使用方式

3.1 直接执行函数

  • call func():直接调用函数执行
  • print func():直接调用函数执行

3.2 设置catchpoint

  • catch exec:可以用catch exec命令为exec系列系统调用设置catchpoint(目前只有HP-UX和GNU/Linux支持这个功能);

  • catch fork:可以用catch fork命令为fork调用设置catchpoint(目前只有HP-UX和GNU/Linux支持这个功能);

  • catch vfork:可以用catch vfork命令为vfork调用设置catchpoint

3.3 通过为ptrace调用设置catchpoint破解anti-debugging的程序

#include <sys/ptrace.h>
#include <stdio.h>

int main()
{
if (ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0) < 0 ) {
printf("Gdb is debugging me, exit.\n");
return 1;
}
printf("No debugger, continuing\n");
return 0;
}

有些程序不想被gdb调试,它们就会在程序中调用“ptrace”函数,一旦返回失败,就证明程序正在被gdb等类似的程序追踪,所以就直接退出。以上面程序为例:

(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x400508: file a.c, line 6.
Starting program: /data2/home/nanxiao/a

Temporary breakpoint 1, main () at a.c:6
6 if (ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, 0, 0) < 0 ) {
(gdb) n
7 printf("Gdb is debugging me, exit.\n");
(gdb)
Gdb is debugging me, exit.
8 return 1;

破解这类程序的办法就是为ptrace调用设置catchpoint,通过修改ptrace的返回值,达到目的。仍以上面程序为例:

(gdb) catch syscall ptrace
Catchpoint 2 (syscall 'ptrace' [101])
(gdb) r
Starting program: /data2/home/nanxiao/a

Catchpoint 2 (call to syscall ptrace), 0x00007ffff7b2be9c in ptrace () from /lib64/libc.so.6
(gdb) c
Continuing.

Catchpoint 2 (returned from syscall ptrace), 0x00007ffff7b2be9c in ptrace () from /lib64/libc.so.6
(gdb) set $rax = 0
(gdb) c
Continuing.
No debugger, continuing
[Inferior 1 (process 11491) exited normally]

可以看到,通过修改rax寄存器的值,达到修改返回值的目的,从而让gdb可以继续调试程序(打印“No debugger, continuing”)。

3.4 改变字符串的值

  • set 函数::变量:可以用set 函数::变量命令改变字符串的值,例如set main::arr="Tom"
  • set {变量详情} 变量地址 = "Tom":可以通过访问内存地址的方法改变字符串的值,例如set {char [4]} 0x80477a4 = "Ace"

3.5 配置gdb init文件

当gdb启动时,会读取HOME目录和当前目录下的的配置文件,执行里面的命令。这个文件通常为“.gdbinit”。

这里给出了本文档中介绍过的,可以放在“.gdbinit”中的一些配置:

# 打印STL容器中的内容
python
import sys
sys.path.insert(0, "/home/xmj/project/gcc-trunk/libstdc++-v3/python")
from libstdcxx.v6.printers import register_libstdcxx_printers
register_libstdcxx_printers (None)
end

# 保存历史命令
set history filename ~/.gdb_history
set history save on

# 退出时不显示提示信息
set confirm off

# 按照派生类型打印对象
set print object on

# 打印数组的索引下标
set print array-indexes on

# 每行打印一个结构体成员
set print pretty on

3.6 设置源文件查找路径

  • directory /data1/dir/:在调试中使用该指令指定源文件的查找目录,避免找不到源文件的位置;
  • gdb -q a.out -d /search/code/some:启动时也可以使用-d参数加载code的位置;

3.7 自动反汇编后面要执行的代码

  • set disassemble-next-line on:要在任意情况下反汇编后面要执行的代码,之后使用start;
  • set disassemble-next-line auto:在后面的代码没有源码的情况下才反汇编后面要执行的代码,之后使用start;
  • set disassemble-next-line off:关闭自动反汇编后面要执行的代码,之后使用start指令;

3.8 显示程序原始机器码

  • disassemble /r functionName:用16进制形式显示函数的原始机器码;

3.9 显示将要执行的汇编指令

  • display /i $pc:显示当程序停止时,将要执行的汇编指令,可用于显示在断点之后的即将要执行的汇编指令;

四、参考链接

Author: bugwz
Link: https://bugwz.com/2018/11/26/gdb-tools/
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