聊一聊 GDB 调试程序时的几个实用命令

一：背景

1. 讲故事

用惯了宇宙第一的 Visual Studio 再用其他的开发工具还是有一点不习惯，不习惯在于想用的命令或者面板找不到，总的来说还是各有千秋吧，今天我们来聊一下几个在调试中比较实用的命令：

• 查看内存
• 硬件断点
• 虚拟内存布局

二：命令解读

1. 查看内存

相信大家都知道 Visual Studio 直接提供了 Memory 面板来观察内存布局，但 VSCode 没有，还需要自己手敲命令来实现，这就比较麻烦了，为了方便先上一段测试代码。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 11;
    int c = 12;
}

调试器配的是 GDB，只能用它的 x 命令观察内存，类似 WinDbg 的 d系列命令，我们在 int c=12 处下个断点，命中后使用 -exec x/40xw $esp 观察 esp处的内存块，截图如下：

这里的 x/40xw $esp 是什么意思呢？ 翻译成 WinDbg 的术语就是 dd esp L40 的意思，也就是显示 40 个 dword 指针单元的内存地址。

从内存地址上看 a，b 都存放在线程栈上，虽然没有 VS 便捷，但还是可以用的。

2. 硬件断点

说实话到现在都没搞明白为什么 Visual Studio 不支持硬件断点，其实是可以做的，熟悉 WinDbg 的朋友都知道有一个 ba 命令就是专门用来设置硬件断点，硬件断点牛的地方在于可以对 内存地址 的读写进行监控，不过它需要 CPU 的调试寄存器支持，即 dr0 ~ dr7 。

比如我在 windbg 中对 04ee5000 下一个读断点，输出如下：

eax=04ee5000 ebx=00000000 ecx=7746dfe0 edx=10088020 esi=7746dfe0 edi=7746dfe0
eip=77434e50 esp=0897f804 ebp=0897f830 iopl=0         nv up ei pl zr na pe nc
cs=0023  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000246
ntdll!DbgBreakPoint:
77434e50 cc              int     3

0:014> ba r4 04ee5000
0:014> g
0:014> r dr0
dr0=04ee5000

在 GDB 中也有类似的 硬件断点，即 rwatch 和 awatch 命令，前者用来监视读操作，后者监视 读写操作，这里我们测试下 awatch 命令，测试代码如下：

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 11;

    a = 15;

    int c = 12;
}

接下来在 int b=11 处下断点，通过 x 命令找到 a 所在的内存地址，然后使用 awatch 进行监控，不过有点坑的是 awatch 需要转成具体类型，相当于监视的范围宽度，输出如下：

-exec x/10x $esp+0x4
0xffffd11c:	0x0000000a	0xf7dd4000	0xf7dd4000	0x00000000
0xffffd12c:	0xf7c06ed5	0x00000001	0xffffd1c4	0xffffd1cc
0xffffd13c:	0xffffd154	0xf7dd4000
-exec awatch 0xffffd11c
Cannot watch constant value `0xffffd11c'.
-exec awatch *(int*)0xffffd11c
Hardware access (read/write) watchpoint 3: *(int*)0xffffd11c
-exec c
Continuing.

Hardware access (read/write) watchpoint 3: *(int*)0xffffd11c

Old value = 10
New value = 15
main () at /home/skyfly/code/main.cpp:12
12	    int c = 12;

从上面输出的信息看非常明确，也非常有意思，给 GDB 点一个赞。

3. 虚拟地址布局

这个貌似也是 VS 不具有的功能，在 GDB 中得到了支持，相当于 WinDBG 中的 !address 命令，观察虚拟地址布局好处多多，可以看到内存的分配情况，比如 stack 是否溢出就能从中观察得到，在 GDB 中可以使用 i proc mapping 命令，输出如下：

-exec i proc mapping
process 5142
Mapped address spaces:

	Start Addr   End Addr       Size     Offset objfile
	0x56555000 0x56556000     0x1000        0x0 /home/skyfly/code/main.out
	0x56556000 0x56557000     0x1000     0x1000 /home/skyfly/code/main.out
	0x56557000 0x56558000     0x1000     0x2000 /home/skyfly/code/main.out
	0x56558000 0x56559000     0x1000     0x2000 /home/skyfly/code/main.out
	0x56559000 0x5655a000     0x1000     0x3000 /home/skyfly/code/main.out
	0x5655a000 0x5657c000    0x22000        0x0 [heap]
	0xf7ac7000 0xf7ac9000     0x2000        0x0
	0xf7ac9000 0xf7acb000     0x2000        0x0 /usr/lib32/libgcc_s.so.1
	0xf7acb000 0xf7ae1000    0x16000     0x2000 /usr/lib32/libgcc_s.so.1
	0xf7ae1000 0xf7ae6000     0x5000    0x18000 /usr/lib32/libgcc_s.so.1
	0xf7ae6000 0xf7ae7000     0x1000    0x1c000 /usr/lib32/libgcc_s.so.1
	0xf7ae7000 0xf7ae8000     0x1000    0x1d000 /usr/lib32/libgcc_s.so.1
	0xf7ae8000 0xf7af2000     0xa000        0x0 /usr/lib32/libm-2.31.so
	0xf7af2000 0xf7bb3000    0xc1000     0xa000 /usr/lib32/libm-2.31.so
	0xf7bb3000 0xf7bea000    0x37000    0xcb000 /usr/lib32/libm-2.31.so
	0xf7bea000 0xf7beb000     0x1000   0x101000 /usr/lib32/libm-2.31.so
	0xf7beb000 0xf7bec000     0x1000   0x102000 /usr/lib32/libm-2.31.so
	0xf7bec000 0xf7c05000    0x19000        0x0 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7c05000 0xf7d5d000   0x158000    0x19000 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7d5d000 0xf7dd1000    0x74000   0x171000 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7dd1000 0xf7dd2000     0x1000   0x1e5000 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7dd2000 0xf7dd4000     0x2000   0x1e5000 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7dd4000 0xf7dd5000     0x1000   0x1e7000 /usr/lib32/libc-2.31.so
	0xf7dd5000 0xf7dd8000     0x3000        0x0
	0xf7dd8000 0xf7e4d000    0x75000        0x0 /usr/lib32/libstdc++.so.6.0.28
	0xf7e4d000 0xf7f4f000   0x102000    0x75000 /usr/lib32/libstdc++.so.6.0.28
	0xf7f4f000 0xf7fad000    0x5e000   0x177000 /usr/lib32/libstdc++.so.6.0.28
	0xf7fad000 0xf7fb3000     0x6000   0x1d4000 /usr/lib32/libstdc++.so.6.0.28
	0xf7fb3000 0xf7fb5000     0x2000   0x1da000 /usr/lib32/libstdc++.so.6.0.28
	0xf7fb5000 0xf7fb7000     0x2000        0x0
	0xf7fc9000 0xf7fcb000     0x2000        0x0
	0xf7fcb000 0xf7fcf000     0x4000        0x0 [vvar]
	0xf7fcf000 0xf7fd1000     0x2000        0x0 [vdso]
	0xf7fd1000 0xf7fd2000     0x1000        0x0 /usr/lib32/ld-2.31.so
	0xf7fd2000 0xf7ff0000    0x1e000     0x1000 /usr/lib32/ld-2.31.so
	0xf7ff0000 0xf7ffb000     0xb000    0x1f000 /usr/lib32/ld-2.31.so
	0xf7ffc000 0xf7ffd000     0x1000    0x2a000 /usr/lib32/ld-2.31.so
	0xf7ffd000 0xf7ffe000     0x1000    0x2b000 /usr/lib32/ld-2.31.so
	0xfffdd000 0xffffe000    0x21000        0x0 [stack]

从输出看，当前的 stack 布局段在 0xfffdd000 ~ 0xffffe000 之间，如果发生了栈溢出就可以看下是不是超过这个范围了哈，除了 stack 还可以看到 heap 的段范围 0x5655a000 ~ 0x5657c000 。

三：总结

GDB 有很多实用的命令这里就不逐一介绍了，至少在 Linux 上是霸主一样的存在，真搞不懂 netcore 的调试要和 lldb 扯在一块，简直是不走寻常路哈