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每天学点GDB(八)

简介: 本文简述如何用ptrace来写一个非常简单的trace工具,用以trace程序的具体运行过程。以及描述两个gdb集成测试环境。

<一>A really simple tracing debugger

在上一篇文章中讲到了ptrace,那么我们完全可以用ptrace来写一个非常简单的trace工具,用以trace程序的具体运行过程。

用它可以很清楚的回答,使用glibc编译后的hello world是从什么地方开始运行的。

(注:本文内容根据“A really simple tracing debugger"翻译而来,具体链接见参考资料一节)

itrace.c

#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

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

int main(int argc, char **argv)
{
  int pid = fork();
  if(pid == 0) {
    if(ptrace(PTRACE_TRACEME) < 0) {
      perror("ptrace");
      _exit(1);
    }
    execvp(argv[1], argv + 1);
    perror("exec");
    _exit(1);
  }
  while(1) {
    int status;
    struct user_regs_struct regs;
    if(waitpid(pid, &status, 0) < 0)
      perror("waitpid");
    if(!WIFSTOPPED(status))
      break;
    if(ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, 0, &regs) < 0)
      perror("ptrace/GETREGS");
    printf("%lx %lx\n", regs.eip, regs.esp);
    if(ptrace(PTRACE_SINGLESTEP, pid, 0, 0) < 0)
      perror("ptrace/SINGLESTEP");
  }
  return 0;
}

编译:

gcc -m32 itrace.c -o itrace

译者注: -m32表示编译成32位格式,如果是在64位机器上,不需要加此选项,同时将itrace.c源码中的eip和esp转换为rip,rsp.

hellow.c

#include <stdio.h>
int main() { 
  printf("Hello, world!\n");
  return 0;
}

编译:

gcc -static -o hellow hellow.c

译者注: itrace保持一致,itrace如果是按32位格式来编译的,此处也应该一样。

测试运行

./itrace ./hellow | addr2line -e ./hellow -f | grep -v "??\|:?" | uniq

说明如下:

addr2line 是将地址转换为相应的源码。运行的结果很长,所以就不打算没有贴出来了。

treeify

为了让运行结果在显示的时候能够更好的反映出调用关系,根据堆栈(%esp)中的信息采用python脚本将其层次化的打印出来。

import subprocess
import sys

def read():
    for line in sys.stdin:
        try:
            regs = [int(x, 16) for x in line.split(" ")]
            yield {"eip": regs[0], "esp": regs[1]}
        # Ignore lines interspersed with other output!
        except (ValueError, IndexError):
            pass

def addr2line(iterable):
    proc = subprocess.Popen(["addr2line", "-e", sys.argv[1], "-f"],
                            stdin=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE)
    for regs in iterable:
        proc.stdin.write("%x\n" % regs["eip"])
        a = proc.stdout.readline().rstrip("\n")
        b = proc.stdout.readline().rstrip("\n")
        regs["func"] = "%s %s" % (a, b)
        yield regs

def entry_points(iterable):
    funcs = {}
    # We treat the first address we see for the function as its entry
    # point, and only report those entries from this point on.
    for regs in iterable:
        func = regs["func"].split(":")[0]
        if funcs.setdefault(func, regs["eip"]) == regs["eip"]:
            yield regs

def add_nesting(iterable):
    stack = [2 ** 64]
    for regs in iterable:
        stack_pos = regs["esp"]
        if stack_pos < stack[-1]:
            stack.append(stack_pos)
        while stack_pos > stack[-1]:
            stack.pop()
        regs["indent"] = "  " * len(stack)
        yield regs

for x in add_nesting(entry_points(addr2line(read()))):
    print x["indent"], x["func"], "%x" % x["eip"]

运行

./itrace ./hellow|python2 ./treeify.py ./hellow

测试结果:

     _start /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/start.S:61 8048d40
       __libc_start_main ??:? 8048ea0
         _dl_aux_init ??:? 806e590
         _dl_discover_osversion ??:? 806f3b0
           uname ??:? 80921c0
             ?? ??:0 b77e0414
         index ??:? 805b250
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
           __init_cpu_features ??:? 806f570
         strncasecmp_l ??:? 80b5ac0
         strcmp ??:? 805b460
         memset ??:? 805ba70
         strcasecmp_l ??:? 805bc10
         bcmp ??:? 805b6b0
         strstr ??:? 806b080
         memchr ??:? 808ce90
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
         strrchr ??:? 808c660
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
         wcslen ??:? 808eae0
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
         __rawmemchr ??:? 805bcc0
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
         memmove ??:? 805b9d0
         __strnlen ??:? 808c620
           __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
         strcpy ??:? 805b4d0
         stpcpy ??:? 805bb30
         __pthread_initialize_minimal ??:? 80494d0
           __libc_setup_tls ??:? 8049240
             sbrk ??:? 806cd70
               __brk ??:? 80928e0
                 ?? ??:0 b77e0414
               __brk ??:? 80928e0
                 ?? ??:0 b77e0414
             memcpy ??:? 805bc50
         __libc_init_first ??:? 806f4b0
           __setfpucw ??:? 807ac00
           __libc_init_secure ??:? 806f360
           _dl_non_dynamic_init ??:? 806e7f0
             _dl_get_origin ??:? 809a800
               ?? ??:0 b77e0414
               malloc ??:? 8058f60
                 malloc_hook_ini malloc.o:? 805a020
                   ptmalloc_init.part.7 malloc.o:? 8059c20
                     __linkin_atfork ??:? 806e0f0
                 malloc ??:? 8058f60
                   _int_malloc malloc.o:? 8057060
                     malloc_consolidate malloc.o:? 80560b0
                     malloc_init_state malloc.o:? 80552e0
                     __default_morecore ??:? 805b230
                       sbrk ??:? 806cd70
                         __brk ??:? 80928e0
                           ?? ??:0 b77e0414
                     __default_morecore ??:? 805b230
                       sbrk ??:? 806cd70
                         __brk ??:? 80928e0
                           ?? ??:0 b77e0414
               mempcpy ??:? 805bb00
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             _dl_new_object ??:? 80972a0
               strlen ??:? 805b5f0
               __calloc ??:? 8059720
                 _int_malloc malloc.o:? 8057060
                 __memset_sse2_rep ??:? 805f690
               memcpy ??:? 805bc50
             _dl_setup_hash ??:? 8097150
             strlen ??:? 805b5f0
             malloc ??:? 8058f60
               _int_malloc malloc.o:? 8057060
             memcpy ??:? 805bc50
             _dl_add_to_namespace_list ??:? 8097200
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             _dl_init_paths ??:? 80951f0
               _dl_important_hwcaps ??:? 80991b0
                 malloc ??:? 8058f60
                   _int_malloc malloc.o:? 8057060
                 mempcpy ??:? 805bb00
               malloc ??:? 8058f60
                 _int_malloc malloc.o:? 8057060
               malloc ??:? 8058f60
                 _int_malloc malloc.o:? 8057060
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
             getenv ??:? 804e240
               strlen ??:? 805b5f0
           __init_misc ??:? 806dd90
             __strrchr_sse2_bsf ??:? 808d830
         __ctype_init ??:? 807abb0
         __cxa_atexit ??:? 804e5d0
           __new_exitfn ??:? 804e440
         __libc_csu_init ??:? 80494f0
           _init /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:63 8048190
             __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
           _init /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crtn.S:40 80481ae
           frame_dummy crtstuff.c:? 8048e20
             __register_frame_info_bases ??:? 80bd5a0
               __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
           register_tm_clones crtstuff.c:? 8048db0
           init_cacheinfo cacheinfo.o:? 8048b10
             handle_intel cacheinfo.o:? 806b380
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
             handle_intel cacheinfo.o:? 806b380
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
               intel_check_word cacheinfo.o:? 806b0b0
         _setjmp ??:? 804d970
         main ??:? 8048e7c
           puts ??:? 804f350
             strlen ??:? 805b5f0
             _IO_new_file_xsputn ??:? 8052470
               _IO_file_overflow ??:? 8052e60
                 _IO_doallocbuf ??:? 8053b10
                   _IO_file_doallocate ??:? 808a730
                     _IO_file_stat ??:? 8051f20
                       ___fxstat64 ??:? 806c300
                         ?? ??:0 b77e0414
                     __mmap ??:? 806ce60
                       ?? ??:0 b77e0414
                     _IO_setb ??:? 8053aa0
                 _IO_new_do_write ??:? 80527b0
               _IO_default_xsputn ??:? 8053bc0
         exit ??:? 804e420
           __run_exit_handlers ??:? 804e320
             __libc_csu_fini ??:? 8049590
               fini sdlerror.o:? 8048b00
               check_free.isra.0 sdlerror.o:? 80a6f30
               __do_global_dtors_aux crtstuff.c:? 8048df0
                 deregister_tm_clones crtstuff.c:? 8048d80
                 __deregister_frame_info_bases ??:? 80bd7c0
                   __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
             _fini /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:82 80bec78
               __x86.get_pc_thunk.bx /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crti.S:66 8048d70
             _fini /root/glibc/src/glibc-2.18/csu/../sysdeps/i386/crtn.S:45 80bec87
             _IO_cleanup ??:? 80543b0
               _IO_flush_all_lockp ??:? 8054190
                 _IO_file_overflow ??:? 8052e60
                   _IO_new_do_write ??:? 80527b0
                     new_do_write fileops.o:? 8051100
                       _IO_file_write ??:? 8051f50
                         __write ??:? 806c420
                           ?? ??:0 b77e0414
               _IO_file_setbuf ??:? 8051060
                 _IO_default_setbuf ??:? 8053d10
                   _IO_file_sync ??:? 8053060
                   _IO_setb ??:? 8053aa0
             _Exit ??:? 806ba24
               ?? ??:0 b77e0414

参考资料

  1. http://lackingrhoticity.blogspot.ca/2009/05/really-simple-tracing-debugger.html

<二>两个gdb集成测试环境

本节重点描述两个gdb集成测试环境。

有没有办法在一边调试的时候,一边显示对应的源码呢?有没有一种工具能够将gdb集成到ide中呢,本文就试图回答这些问题。

emacs gdb

在linux的世界里,emacs集成gdb来时行调试可是闻名已久,经过了不断的演进gud也变得越来越强大,越来越好使了。

那么如何进入gud呢,很简单在emacs中,输入M-x(也就是alt+x)后,输入gdb,然后回车。有一个简短的提示,无视直接回车即可。

 在gdb所在窗口设置断点,运行程序。

程序将在设置的断点处停止运行,此时在菜单中选择gud->gdb-mi->display other windows,呈现如下图所示的效果:

gdb tui

与上述的emacs+gdb比较起来,这个gdb tui可能默默无名。我也是在无意之中发现这个东东的,还是比较好使的, 最主要的是这个功能是gdb本身内置的。无须第三方工具。

如何进入gdb tui模式

gdb -tui ./prog

或者在进入gdb之后输入如下快捷键

c-x a

想同时显示源码和反汇编代码的话,就c-x 2或者执行相应的指令layout

写在后面的话

花了15篇文章的内容,将自己日常软件调试时使用到的gdb知识作了一个小结,希望对大家有用。同时俺徽沪一郎也希望大家在转载的时候能够注明原文出处,谢谢。

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