建站
咨詢
售后
建站咨詢
新聞中心
這篇文章將會(huì)添加源碼級(jí)斷點(diǎn)到我們的調(diào)試器中。通過(guò)所有我們已經(jīng)支持的功能，這要比起最初聽(tīng)起來(lái)容易得多。我們還將添加一個(gè)命令來(lái)獲取符號(hào)的類型和地址，這對(duì)于定位代碼或數(shù)據(jù)以及理解鏈接概念非常有用。
創(chuàng)新互聯(lián)公司服務(wù)項(xiàng)目包括源城網(wǎng)站建設(shè)、源城網(wǎng)站制作、源城網(wǎng)頁(yè)制作以及源城網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策劃等。多年來(lái)，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，源城網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到源城省份的部分城市，未來(lái)相信會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！
系列索引
隨著后面文章的發(fā)布，這些鏈接會(huì)逐漸生效。
-
準(zhǔn)備環(huán)境
-
斷點(diǎn)
-
寄存器和內(nèi)存
-
Elves 和 dwarves
-
源碼和信號(hào)
-
源碼級(jí)逐步執(zhí)行
-
源碼級(jí)斷點(diǎn)
-
調(diào)用棧
-
讀取變量
-
之后步驟
斷點(diǎn)
DWARF
Elves 和 dwarves 這篇文章，描述了 DWARF 調(diào)試信息是如何工作的，以及如何用它來(lái)將機(jī)器碼映射到高層源碼中。回想一下，DWARF 包含了函數(shù)的地址范圍和一個(gè)允許你在抽象層之間轉(zhuǎn)換代碼位置的行表。我們將使用這些功能來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的斷點(diǎn)。
函數(shù)入口
如果你考慮重載、成員函數(shù)等等，那么在函數(shù)名上設(shè)置斷點(diǎn)可能有點(diǎn)復(fù)雜，但是我們將遍歷所有的編譯單元，并搜索與我們正在尋找的名稱匹配的函數(shù)。DWARF 信息如下所示：
DW_TAG_compile_unit
DW_AT_producer clang version 3.9.1 (tags/RELEASE_391/final)
DW_AT_language DW_LANG_C_plus_plus
DW_AT_name /super/secret/path/MiniDbg/examples/variable.cpp
DW_AT_stmt_list 0x00000000
DW_AT_comp_dir /super/secret/path/MiniDbg/build
DW_AT_low_pc 0x00400670
DW_AT_high_pc 0x0040069c
LOCAL_SYMBOLS:
DW_TAG_subprogram
DW_AT_low_pc 0x00400670
DW_AT_high_pc 0x0040069c
DW_AT_name foo
...
...
DW_TAG_subprogram
DW_AT_low_pc 0x00400700
DW_AT_high_pc 0x004007a0
DW_AT_name bar
...
我們想要匹配 DW_AT_name 并使用 DW_AT_low_pc（函數(shù)的起始地址）來(lái)設(shè)置我們的斷點(diǎn)。
void debugger::set_breakpoint_at_function(const std::string& name) {
for (const auto& cu : m_dwarf.compilation_units()) {
for (const auto& die : cu.root()) {
if (die.has(dwarf::DW_AT::name) && at_name(die) == name) {
auto low_pc = at_low_pc(die);
auto entry = get_line_entry_from_pc(low_pc);
++entry; //skip prologue
set_breakpoint_at_address(entry->address);
}
}
}
}
這代碼看起來(lái)有點(diǎn)奇怪的唯一一點(diǎn)是 ++entry。 問(wèn)題是函數(shù)的 DW_AT_low_pc 不指向該函數(shù)的用戶代碼的起始地址，它指向 prologue 的開(kāi)始。編譯器通常會(huì)輸出一個(gè)函數(shù)的 prologue 和 epilogue，它們用于執(zhí)行保存和恢復(fù)堆棧、操作堆棧指針等。這對(duì)我們來(lái)說(shuō)不是很有用，所以我們將入口行加一來(lái)獲取用戶代碼的第一行而不是 prologue。DWARF 行表實(shí)際上具有一些功能，用于將入口標(biāo)記為函數(shù) prologue 之后的第一行，但并不是所有編譯器都輸出它，因此我采用了原始的方法。
源碼行
要在高層源碼行上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，我們要將這個(gè)行號(hào)轉(zhuǎn)換成 DWARF 中的一個(gè)地址。我們將遍歷編譯單元，尋找一個(gè)名稱與給定文件匹配的編譯單元，然后查找與給定行對(duì)應(yīng)的入口。
DWARF 看上去有點(diǎn)像這樣：
.debug_line: line number info for a single cu
Source lines (from CU-DIE at .debug_info offset 0x0000000b):
NS new statement, BB new basic block, ET end of text sequence
PE prologue end, EB epilogue begin
IS=val ISA number, DI=val discriminator value
[lno,col] NS BB ET PE EB IS= DI= uri: "filepath"
0x004004a7 [ 1, 0] NS uri: "/super/secret/path/a.hpp"
0x004004ab [ 2, 0] NS
0x004004b2 [ 3, 0] NS
0x004004b9 [ 4, 0] NS
0x004004c1 [ 5, 0] NS
0x004004c3 [ 1, 0] NS uri: "/super/secret/path/b.hpp"
0x004004c7 [ 2, 0] NS
0x004004ce [ 3, 0] NS
0x004004d5 [ 4, 0] NS
0x004004dd [ 5, 0] NS
0x004004df [ 4, 0] NS uri: "/super/secret/path/ab.cpp"
0x004004e3 [ 5, 0] NS
0x004004e8 [ 6, 0] NS
0x004004ed [ 7, 0] NS
0x004004f4 [ 7, 0] NS ET
所以如果我們想要在 ab.cpp 的第五行設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，我們將查找與行 (0x004004e3) 相關(guān)的入口并設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)。
void debugger::set_breakpoint_at_source_line(const std::string& file, unsigned line) {
for (const auto& cu : m_dwarf.compilation_units()) {
if (is_suffix(file, at_name(cu.root()))) {
const auto& lt = cu.get_line_table();
for (const auto& entry : lt) {
if (entry.is_stmt && entry.line == line) {
set_breakpoint_at_address(entry.address);
return;
}
}
}
}
}
我這里做了 is_suffix hack，這樣你可以輸入 c.cpp 代表 a/b/c.cpp 。當(dāng)然你實(shí)際上應(yīng)該使用大小寫(xiě)敏感路徑處理庫(kù)或者其它東西，但是我比較懶。entry.is_stmt 是檢查行表入口是否被標(biāo)記為一個(gè)語(yǔ)句的開(kāi)頭，這是由編譯器根據(jù)它認(rèn)為是斷點(diǎn)的最佳目標(biāo)的地址設(shè)置的。
符號(hào)查找
當(dāng)我們?cè)趯?duì)象文件層時(shí)，符號(hào)是王者。函數(shù)用符號(hào)命名，全局變量用符號(hào)命名，你得到一個(gè)符號(hào)，我們得到一個(gè)符號(hào)，每個(gè)人都得到一個(gè)符號(hào)。 在給定的對(duì)象文件中，一些符號(hào)可能引用其他對(duì)象文件或共享庫(kù)，鏈接器將從符號(hào)引用創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行程序。
可以在正確命名的符號(hào)表中查找符號(hào)，它存儲(chǔ)在二進(jìn)制文件的 ELF 部分中。幸運(yùn)的是，libelfin 有一個(gè)不錯(cuò)的接口來(lái)做這件事，所以我們不需要自己處理所有的 ELF 的事情。為了讓你知道我們?cè)谔幚硎裁?，下面是一個(gè)二進(jìn)制文件的 .symtab 部分的轉(zhuǎn)儲(chǔ)，它由 readelf 生成：
Num: Value Size Type Bind Vis Ndx Name
0: 0000000000000000 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT UND
1: 0000000000400238 0 SECTION LOCAL DEFAULT 1
2: 0000000000400254 0 SECTION LOCAL DEFAULT 2
3: 0000000000400278 0 SECTION LOCAL DEFAULT 3
4: 00000000004002c8 0 SECTION LOCAL DEFAULT 4
5: 0000000000400430 0 SECTION LOCAL DEFAULT 5
6: 00000000004004e4 0 SECTION LOCAL DEFAULT 6
7: 0000000000400508 0 SECTION LOCAL DEFAULT 7
8: 0000000000400528 0 SECTION LOCAL DEFAULT 8
9: 0000000000400558 0 SECTION LOCAL DEFAULT 9
10: 0000000000400570 0 SECTION LOCAL DEFAULT 10
11: 0000000000400714 0 SECTION LOCAL DEFAULT 11
12: 0000000000400720 0 SECTION LOCAL DEFAULT 12
13: 0000000000400724 0 SECTION LOCAL DEFAULT 13
14: 0000000000400750 0 SECTION LOCAL DEFAULT 14
15: 0000000000600e18 0 SECTION LOCAL DEFAULT 15
16: 0000000000600e20 0 SECTION LOCAL DEFAULT 16
17: 0000000000600e28 0 SECTION LOCAL DEFAULT 17
18: 0000000000600e30 0 SECTION LOCAL DEFAULT 18
19: 0000000000600ff0 0 SECTION LOCAL DEFAULT 19
20: 0000000000601000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 20
21: 0000000000601018 0 SECTION LOCAL DEFAULT 21
22: 0000000000601028 0 SECTION LOCAL DEFAULT 22
23: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 23
24: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 24
25: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 25
26: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 26
27: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 27
28: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 28
29: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 29
30: 0000000000000000 0 SECTION LOCAL DEFAULT 30
31: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS init.c
32: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS crtstuff.c
33: 0000000000600e28 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 17 __JCR_LIST__
34: 00000000004005a0 0 FUNC LOCAL DEFAULT 10 deregister_tm_clones
35: 00000000004005e0 0 FUNC LOCAL DEFAULT 10 register_tm_clones
36: 0000000000400620 0 FUNC LOCAL DEFAULT 10 __do_global_dtors_aux
37: 0000000000601028 1 OBJECT LOCAL DEFAULT 22 completed.6917
38: 0000000000600e20 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 16 __do_global_dtors_aux_fin
39: 0000000000400640 0 FUNC LOCAL DEFAULT 10 frame_dummy
40: 0000000000600e18 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 15 __frame_dummy_init_array_
41: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS /super/secret/path/MiniDbg/
42: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS crtstuff.c
43: 0000000000400818 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 14 __FRAME_END__
44: 0000000000600e28 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 17 __JCR_END__
45: 0000000000000000 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS
46: 0000000000400724 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 13 __GNU_EH_FRAME_HDR
47: 0000000000601000 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 20 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
48: 0000000000601028 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 21 __TMC_END__
49: 0000000000601020 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 21 __dso_handle
50: 0000000000600e20 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 15 __init_array_end
51: 0000000000600e18 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 15 __init_array_start
52: 0000000000600e30 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 18 _DYNAMIC
53: 0000000000601018 0 NOTYPE WEAK DEFAULT 21 data_start
54: 0000000000400710 2 FUNC GLOBAL DEFAULT 10 __libc_csu_fini
55: 0000000000400570 43 FUNC GLOBAL DEFAULT 10 _start
56: 0000000000000000 0 NOTYPE WEAK DEFAULT UND __gmon_start__
57: 0000000000400714 0 FUNC GLOBAL DEFAULT 11 _fini
58: 0000000000000000 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __libc_start_main@@GLIBC_
59: 0000000000400720 4 OBJECT GLOBAL DEFAULT 12 _IO_stdin_used
60: 0000000000601018 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 21 __data_start
61: 00000000004006a0 101 FUNC GLOBAL DEFAULT 10 __libc_csu_init
62: 0000000000601028 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 22 __bss_start
63: 0000000000601030 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 22 _end
64: 0000000000601028 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 21 _edata
65: 0000000000400670 44 FUNC GLOBAL DEFAULT 10 main
66: 0000000000400558 0 FUNC GLOBAL DEFAULT 9 _init
你可以在對(duì)象文件中看到用于設(shè)置環(huán)境的很多符號(hào)，最后還可以看到 main 符號(hào)。
我們對(duì)符號(hào)的類型、名稱和值（地址）感興趣。我們有一個(gè)該類型的 symbol_type 枚舉，并使用一個(gè) std::string 作為名稱，std::uintptr_t 作為地址：
enum class symbol_type {
notype, // No type (e.g., absolute symbol)
object, // Data object
func, // Function entry point
section, // Symbol is associated with a section
file, // Source file associated with the
}; // object file
std::string to_string (symbol_type st) {
switch (st) {
case symbol_type::notype: return "notype";
case symbol_type::object: return "object";
case symbol_type::func: return "func";
case symbol_type::section: return "section";
case symbol_type::file: return "file";
}
}
struct symbol {
symbol_type type;
std::string name;
std::uintptr_t addr;
};
我們需要將從 libelfin 獲得的符號(hào)類型映射到我們的枚舉，因?yàn)槲覀儾幌Ｍ蕾囮P(guān)系破環(huán)這個(gè)接口。幸運(yùn)的是，我為所有的東西選了同樣的名字，所以這樣很簡(jiǎn)單：
symbol_type to_symbol_type(elf::stt sym) {
switch (sym) {
case elf::stt::notype: return symbol_type::notype;
case elf::stt::object: return symbol_type::object;
case elf::stt::func: return symbol_type::func;
case elf::stt::section: return symbol_type::section;
case elf::stt::file: return symbol_type::file;
default: return symbol_type::notype;
}
};
最后我們要查找符號(hào)。為了說(shuō)明的目的，我循環(huán)查找符號(hào)表的 ELF 部分，然后收集我在其中找到的任意符號(hào)到 std::vector 中。更智能的實(shí)現(xiàn)可以建立從名稱到符號(hào)的映射，這樣你只需要查看一次數(shù)據(jù)就行了。
std::vector debugger::lookup_symbol(const std::string& name) {
std::vector syms;
for (auto &sec : m_elf.sections()) {
if (sec.get_hdr().type != elf::sht::symtab && sec.get_hdr().type != elf::sht::dynsym)
continue;
for (auto sym : sec.as_symtab()) {
if (sym.get_name() == name) {
auto &d = sym.get_data();
syms.push_back(symbol{to_symbol_type(d.type()), sym.get_name(), d.value});
}
}
}
return syms;
}
添加命令
一如往常，我們需要添加一些更多的命令來(lái)向用戶暴露功能。對(duì)于斷點(diǎn)，我使用 GDB 風(fēng)格的接口，其中斷點(diǎn)類型是通過(guò)你傳遞的參數(shù)推斷的，而不用要求顯式切換：
-
0x -> 斷點(diǎn)地址
-
: -> 斷點(diǎn)行號(hào)
-
-> 斷點(diǎn)函數(shù)名
else if(is_prefix(command, "break")) {
if (args[1][0] == '0' && args[1][1] == 'x') {
std::string addr {args[1], 2};
set_breakpoint_at_address(std::stol(addr, 0, 16));
}
else if (args[1].find(':') != std::string::npos) {
auto file_and_line = split(args[1], ':');
set_breakpoint_at_source_line(file_and_line[0], std::stoi(file_and_line[1]));
}
else {
set_breakpoint_at_function(args[1]);
}
}
對(duì)于符號(hào)，我們將查找符號(hào)并打印出我們發(fā)現(xiàn)的任何匹配項(xiàng)：
else if(is_prefix(command, "symbol")) {
auto syms = lookup_symbol(args[1]);
for (auto&& s : syms) {
std::cout ' ' " 0x" 測(cè)試一下
在一個(gè)簡(jiǎn)單的二進(jìn)制文件上啟動(dòng)調(diào)試器，并設(shè)置源代碼級(jí)別的斷點(diǎn)。在一些 foo 函數(shù)上設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，看到我的調(diào)試器停在它上面是我這個(gè)項(xiàng)目最有價(jià)值的時(shí)刻之一。
符號(hào)查找可以通過(guò)在程序中添加一些函數(shù)或全局變量并查找它們的名稱來(lái)進(jìn)行測(cè)試。請(qǐng)注意，如果你正在編譯 C++ 代碼，你還需要考慮名稱重整。
網(wǎng)站題目：Linux調(diào)試器之源碼級(jí)斷點(diǎn)！
轉(zhuǎn)載來(lái)于：http://m.5511xx.com/article/cdjgedi.html
