浅谈 LLDB 调试器 - 如果这叫浅谈，那深得到啥样了呢！

随着Xcode 5的发布，LLDB调试器已经取代了GDB，成为了Xcode工程中默认的调试器。它与LLVM编译器一起，带给我们更丰富的流程控制和数据检测的调试功能。LLDB为Xcode提供了底层调试环境，其中包括内嵌在Xcode IDE中的位于调试区域的控制面板，在这里我们可以直接调用LLDB命令。如图1所示：

图1：位于Xcode调试区域的控制台

在本文中，我们主要整理一下LLDB调试器提供给我们的调试命令，更详细的内容可以查看The LLDB Debugger。

LLDB命令结构

在使用LLDB前，我们需要了解一下LLDB的命令结构及语法，这样可以尽可能地挖掘LLDB的潜能，以帮助我们更充分地利用它。

LLDB命令的语法有其通用结构，通常是以下形式的：

其中：

(命令)和(子命令)：LLDB调试命令的名称。命令和子命令按层级结构来排列：一个命令对象为跟随其的子命令对象创建一个上下文，子命令又为其子命令创建一个上下文，依此类推。

：我们想在前面的命令序列的上下文中执行的一些操作。

：行为修改器(action modifiers)。通常带有一些值。

：根据使用的命令的上下文来表示各种不同的东西。

LLBD命令行的解析操作在执行命令之前完成。上面的这些元素之间通过空格来分割，如果某一元素自身含有空格，则可以使用双引用。而如果元素中又包含双引号，则可以使用反斜杠；或者元素使用单引号。如下所示：

这种命令解析设计规范了LLDB命令语法，并对所有命令做了个统一。

命令选项

LLDB中的命令选项有规范形式和缩写形式两种格式。以设置断点的命令breakpoint set为例，以下列表了其部分选项的格式，其中括号中的是规范形式：

各选项的顺序是任意的。如果后面的参数是以”–“开头的，则在选项后面添加”—“作为选项的终止信号，以告诉LLDB我们处理的选项的正确位置。如下命令所示：

如上所示，命令的选项是—stop-at-entry，参数是-program_arg_1和-program_arg_2，我们使用”—“将选项与参数作一下区分。

原始命令

LLDB命令解析器支持”原始(raw)“命令，即没有命令选项，命令字符串的剩余部分未经解析就传递给命令。例如，expression就是一个原始命令。

不过原始命令也可以有选项，如果命令字符串中有虚线，则在命令名与命令字符串之间放置一个选项结束符(—)来表明没有命令标记。

我们可以通过help命令的输出来查看一个命令是否是原始命令。

命令补全(Command Completion)

LLDB支持源文件名，符号名，文件名，等等的命令补全(Commmand Completion)。终端窗口中的补全是通过在命令行中输入一个制表符来初始化的。Xcode控制台中的补全与在源码编辑器中的补全方式是一样的：补全会在第三个字符被键入时自动弹出，或者通过Esc键手动弹出。

一个命令中的私有选项可以有不同的完成者(completers)。如breakpoint中的—file 选项作为源文件的完成者，—shlib 选项作为当前加载的库的完成者，等等。这些行为是特定的，例如，如果指定—shlib ，且以—file 结尾，则LLDB只会列出由—shlib 指定的共享类库。

Python脚本

对于高级用户来说，LLDB有一个内置的Python解析器，可以通过脚本命令来访问。调试器中的所有特性在Python解析器中都可以作为类来访问。这样，我们就可以使用LLDB-Python库来写Python函数，并通过脚本将其加载到运行会话中，以执行一些更复杂的调试操作。

在命令行中调试程序

通常我们都是在Xcode中直接使用LLDB调试器，Xcode会帮我们完成很多操作。当然，如果我们想让自己看着更Bigger，或者想了解下调试器具体的一些流程，就可以试试直接在终端使用LLDB命令来调试程序。在终端中使用LLDB调试器，我们需要了解以下内容：

1.加载程序以备调试

2.将一个运行的程序绑定到LLDB

3.设置断点和观察点

4.控制程序的执行

5.在调试的程序中导航

6.检查状态和值的变量

7.执行替代代码

了解在终端中这些操作是如何进行的，可以帮助我们更深入的了解调试器在Xcode中是如何运作的。下面我们分步来介绍一下。

指定需要调试的程序

首先我们需要设置需要调试的程序。我们可以使用如下命令做到这一点：

或者在运行lldb后，使用file命令来处理，如下所示：

设置断点

在设置完程序后，我们可能想设置一点断点来调试程序。此时我们可以使用breakpoint set命令来设置断点，这个命令简单、直观，且有智能补全，接下来我们看看它的具体操作。

如果想在某个文件中的某行设置一个断点，可使用以下命令：

如果想给某个函数设置断点，可使用以下命令：

如果想给C++中所有命名为foo的方法设置断点，可以使用以下命令：

如果想给Objective-C中所有命名为alignLeftEdges:的选择器设置断点，则可以使用以下命令：

我们可以使用—shlib 来将断点限定在一个特定的可执行库中：

看吧，断点设置命令还是很强大的。

如果我们想查看程序中所有的断点，则可以使用breakpoint list命令，如下所示：

从上面的输出结果可以看出，一个断点一般有两部分：

1.断点的逻辑规范，这一部分是用户提供给breakpoint set命令的。

2.与规范匹配的断点的位置。

如上所示，通过”breakpoint set —selector alignLeftEdges:“设置的断点，其信息中会显示出所有alignLeftEdges:方法的位置。

breakpoint list命令输出列表显示每个逻辑断点都有一个整数标识，如上所示断点标识为1。而每个位置也会有一个标识，如上所示的1.1。

输出列表中另一个信息是断点位置是否是已解析的(resolved)。这个标识表示当与之相关的文件地址被加载到程序进行调试时，其位置是已解析的。例如，如果在共享库中设置的断点之后被卸载了，则断点的位置还会保留，但其不能再被解析。

不管是逻辑断点产生的所有位置，还是逻辑断点解析的任何特定位置，我们都可以使用断点触发命令来对其进行删除、禁用、设置条件或忽略计数操作。例如，如果我们想添加一个命令，以在LLDB命中断点1.1时打印跟踪栈，则可以执行以下命令

如果想更详细地了解”breakpoint command add”命令的使用，可以使用help帮助系统来查看。

设置观察点

作为断点的补充，LLDB支持观察点以在不中断程序运行的情况下监测一些变量。例如，我们可以使用以下命令来监测名为global的变量的写操作，并在(global==5)为真时停止监测：

可以使用help watchpoint来查看该命令的使用。

使用LLDB来启动程序

一旦指定了调试哪个程序，并为其设置了一些断点后，就可以开始运行程序了。我们可以使用以下命令来启动程序：

我们同样可以使用进程ID或进程名来连接一个已经运行的程序。当使用名称来连接一个程序时，LLDB支持—waitfor选项。这个选项告诉LLDB等待下一个名称为指定名称的程序出现，然后连接它。例如，下面3个命令都是用于连接Sketch程序(假定其进程ID为123)：

启动或连接程序后，进程可能由于某些原因而停止，如：

注意“1 of 3 threads stopped with reasons:”及其下面一行。在多线程环境下，在内核实际返回控制权给调试器前，可能会有多个线程命中同一个断点。在这种情况下，我们可以在停止信息中看到所有因此而停止的线程。

控制程序

启动程序后，LLDB允许程序在到达断点前继续运行。LLDB中流程控制的命令都在thread命令层级中。如下所示：

另外，还有以下命令：

LLDB还提供了run until line按步调度模式，如：

这条命令会运行线程，直到当前frame到达100行。如果代码在运行的过程中跳过了100行，则当frame被弹出栈后终止执行。

查看线程状态

在进程停止后，LLDB会选择一个当前线程和线程中当前帧(frame)。很多检测状态的命令可以用于这个线程或帧。

为了检测进程的当前状态，可以从以下命令开始：

星号(*)表示thread #1为当前线程。为了获取线程的跟踪栈，可以使用以下命令：

如果想查看所有线程的调用栈，则可以使用以下命令：

查看调用栈状态

检查帧参数和本地变量的最简便的方式是使用frame variable命令：

如果没有指定任何变量名，则会显示所有参数和本地变量。如果指定参数名或变量名，则只打印指定的值。如：

frame variable命令不是一个完全的表达式解析器，但它支持一些简单的操作符，如&,*,–>,[]。这个数组括号可用于指针，以将指针作为数组处理。如下所示：

frame variable命令会在变量上执行”对象打印”操作。目前，LLDB只支持Objective-C打印，使用的是对象的description方法。

如果想查看另外一帧，可以使用frame select命令，如下所示：

小结

以上所介绍的命令可以让我们在终端中直接调试程序。当然，很多命令也可以在Xcode中直接使用。这些命令可以让我们了解程序运行的状态，当然有些状态可以在Xcode中了解到。建议在调试过程中，可以多使用这些命令。

如果想了解这一过程中使用的各种命令，可以查看苹果的官方文档。

在Xcode中调试程序

对于我们日常的开发工作来说，更多的时候是在Xcode中进行调试工作。因此上面所描述的流程，其实Xcode已经帮我们完成了大部分的工作，而且很多东西也可以在Xcode里面看到。因此，我们可以把精力都集中在代码层面上。

在苹果的官方文档中列出了我们在调试中能用到的一些命令，我们在这重点讲一些常用的命令。

打印

打印变量的值可以使用print命令，该命令如果打印的是简单类型，则会列出简单类型的类型和值。如果是对象，还会打印出对象指针地址，如下所示：

在输出结果中我们还能看到类似于$0,$1这样的符号，我们可以将其看作是指向对象的一个引用，我们在控制面板中可以直接使用这个符号来操作对应的对象，这些东西存在于LLDB的全名空间中，目的是为了辅助调试。如下所示：

另外$后面的数值是递增的，每打印一个与对象相关的命令，这个值都会加1。

上面的print命令会打印出对象的很多信息，如果我们只想查看对象的值的信息，则可以使用po(print object的缩写)命令，如下所示：

当然，po命令是”exp -O —“命令的别名，使用”exp -O —”能达到同样的效果。

对于简单类型，我们还可以为其指定不同的打印格式，其命令格式是print/，如下所示：

格式的完整清单可以参考Output Formats。

expression

在开发中，我们经常会遇到这样一种情况：我们设置一个视图的背景颜色，运行后发现颜色不好看。嗯，好吧，在代码里面修改一下，再编译运行一下，嗯，还是不好看，然后再修改吧～～这样无形中浪费了我们大把的时间。在这种情况下，expression命令强大的功能就能体现出来了，它不仅会改变调试器中的值，还改变了程序中的实际值。我们先来看看实际效果，如下所示：

expression命令的功能不仅于此，正如上面的po命令，其实际也是”expression -O —“命令的别名。更详细使用可以参考Evaluating Expressions。

image

image命令的用法也挺多，首先可以用它来查看工程中使用的库，如下所示：

我们还可以用它来查找可执行文件或共享库的原始地址，这一点还是很有用的，当我们的程序崩溃时，我们可以使用这条命令来查找崩溃所在的具体位置，如下所示：

这段代码在运行后会抛出如下异常：

根据以上信息，我们可以判断崩溃位置是在main.m文件中，要想知道具体在哪一行，可以使用以下命令：

可以看到，最后定位到了main.m文件的第23行，正是我们代码所在的位置。

我们还可以使用image lookup命令来查看具体的类型，如下所示：

可以看到，输出结果中列出了NSURL的一些成员变量及属性信息。

image命令还有许多其它功能，具体可以参考Executable and Shared Library Query Commands。

流程控制

流程控制的命令实际上我们在上一小节已经讲过了，在Xcode的控制面板中同样可以使用这些命令，在此不在重复。

命令别名及帮助系统

LLDB有两个非常有用的特性，即命令别名及帮助。

命令别名

我们可以使用LLDB的别名机制来为常用的命令创建一个别名，以方便我们的使用，如下命令：

如果在我们的调试中需要经常用到这条命令，则每次输入这么一长串的字符一定会很让人抓狂。此时，我们就可以为这条命令创建一个别名，如下所示：

这样，我们只需要按如下方式来使用它即可：

是不是简单多了？

我们可以自由地创建LLDB命令的别名集合。LLDB在启动时会读取~/.lldbinit文件。这个文件中存储了command alias命令创建的别名。LLDB帮助系统会读取这个初始化文件并会列出这些别名，以让我们了解自己所设置的别名。我们可以使用”help -a”命令并在输出的后面来查看这边别名，其以下面这行开始：

如果我们不喜欢已有命令的别名，则可以使用以下命令来取消这个别名：

帮助系统

LLDB帮助系统让我们可以了解LLDB提供了哪些功能，并可以查看LLDB命令结构的详细信息。熟悉帮助系统可以让我们访问帮助系统中中命令文档。

我们可以简单地调用help命令来列出LLDB所有的顶层命令。如下所示：

如果help后面跟着某个特定的命令，则会列出该命令相关的所有信息，我们以breakpoint set为例，输出信息如下：

还有一种更直接的方式来查看LLDB有哪些功能，即使用apropos命令：它会根据关键字来搜索LLDB帮助文档，并为每个命令选取一个帮助字符串，我们以apropos file为例，其输出如下：

我们还可以使用help来了解一个命令别名的构成。如：

help命令的另一个特性是可以查看某个具体参数的使用，我们以”break command add”命令为例：

如果想了解以上输出的参数的作用，我们可以在help后面直接指定这个参数(将其放在尖括号内)来查询它的详细信息，如下所示：

帮助系统能让我们快速地了解一个LLDB命令的使用方法。经常使用它，可以让我们更快地熟悉LLDB的各项功能，所以建议多使用它。

总结

LLDB带给我们强大的调试功能，在调试过程中充分地利用它可以帮助我们极大地提高调试效率。我们可以不用写那么多的NSLog来打印一大堆的日志。所以建议在日常工作中多去使用它。当然，上面的命令只是LLDB的冰山一角，更多的使用还需要大家自己去发掘，在此只是抛砖引玉，做了一些整理。

参考

The LLDB Debugger

LLDB Quick Start Guide

与调试器共舞 – LLDB 的华尔兹

LLDB调试命令初探

NSLog效率低下的原因及尝试lldb断点打印Log