iOS 开发者旅途中的指南针 - LLDB 调试技术

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今天给大家介绍的内容，无关乎任何功能性开发技术，但又对开发的效率影响至深，这就是调试技术。

何为调试呢，比如我们用 print 函数在指定位置进行输出，来定位某些节点的变量内的取值：

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let result = parseJSON("[1,2,3]"); print(result); result = parseJSON("error"); print(result);4

相信我们大家看到类似这样的代码都不会陌生，估计为开发者朋友都会或多或少的用这样的方式对程序进行调试。

这种方式有它的方便之处，就是我们不需要太多思考，需要跟踪某些地方的时候，直接输出就可以得到调试信息了。但这样做也有它的弊端，就是我们每次这样调试，都要反复的编译，运行，然后写进新的 print 语句，再继续编译，运行。反复的编译，运行会比较消耗时间。并且我们再调试完之后，很容易会忘记将调试语句删除，导致很多输出语句遗留再代码中，随着项目的长期进展后，这样会对项目后期的调试造成很多干扰。

而且，当我们想再次调试这段区域的时候，我们不得不再次写上这些输出语句。而有时对于稍微复杂一些的调试场景，print 输出这样的方式，往往还不能太好的应对。

那么有什么办法能解决这些麻烦呢，那就是调试技术，调试器几乎在大多数现代的开发环境中都会有，所以，iOS 开发也不例外，Xcode 环境为我们提供的对应调试工具就是 LLDB。

###初识 LLDB

LLDB 就是 XCode 为我们提供的调试工具。那么说了这么多，到底什么是调试工具呢？ 也许说调试器你可能会感到比较陌生，但说到断点，相信你就会听着比较耳熟了。我们还以刚才我们提到的代码为例：

我们在第 23 行左边点击了一下，就创建了一个断点，这时我们再运行这个应用的时候，程序运行到这里就会被断点拦截：

并且在 Xcode 的命令行区域，显示了 (lldb) 提示符。

###基本调试操作
我们回到最初的问题，如果不使用 print 输出，我们怎么能得到 result 的值呢，这就是我们要讨论的断点调试机制了，我们先看一下 XCode 底部调试区域的几个按钮：

*第一个按钮是继续的意思，会让程序从断点处恢复，继续往下运行，我们点了这个按钮后，应用就会恢复正常运行状态。

*第二个按钮是(Step Over),单步执行的意思，每点这个按钮一次，程序就会从我们断点开始的地方，向下执行一步。

*第三个按钮是 (Step In)，进入执行的意思，简单来说就是如果我们当前的断点在一个函数调用上，把么断点会继续进入这个函数的内部进行调试。

*第四个按钮是(Step Out),跳出的意思, 就是如果我们当前再一个函数中，它会跳出当前的函数，回到函数的调用处。

恩。。你说了这么多,完全听不懂啊

没关系，我们一一道来，还是回到我们最初的需求，我们的断点现在停在给 result 变量赋值的这条语句中，断点所在位置的语句是还没有被执行的，所以我们需要点一下 Step Over 按钮(也就是我们刚才列出的四个按钮的第二个)，让程序执行一行代码。

执行完这行代码后，我们的 result 变量就被赋值完成了。那么问题来了，我们怎么得到 result 变量中得内容呢？

还记得我们的 LLDB 命令行么，我们使用一个叫做 po 的命令，就可以取到这个变量

现在，我们使用 LLDB 命令达到了和 print 语句同样的效果，得到了result 变量的取值。那么问题又来了，这样做有什么好处呢，怎么感觉比直接使用 print 输出更麻烦了呢？

###LLDB 探索之旅
LLDB 为我们提供了很多方便使用的命令，我们再 LLDB 命令行中，输入 help 命令即可看到这些命令的帮助信息：

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Debugger commands: apropos -- Find a list of debugger commands related to a particular word/subject. breakpoint -- A set of commands for operating on breakpoints. Also see _regexp-break. command -- A set of commands for managing or customizing the debugger commands. disassemble -- Disassemble bytes in the current function, or elsewhere in the executable program as specified by the user. expression -- Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current program context, using user defined variables and variables currently in scope. frame -- A set of commands for operating on the current thread's frames. ...............

这里我们看到了LLDB 命令的列表，要想获得某个命令更详细的帮助，我们开可以输入 help 命令名, 比如我们输入 help expression:

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help expression Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current program context, using user defined variables and variables currently in scope. This command takes 'raw' input (no need to quote stuff). Syntax: expression <cmd-options> -- <expr> Command Options Usage: expression [-AFLORTg] [-f <format>] [-G <gdb-format>] [-l <language>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-v[<description-verbosity>]] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] -- <expr> expression [-AFLORTg] [-l <language>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] -- <expr>

就得到了关于 expression 命令的介绍。

基本情况就说这么多，那么咱们就来实践一下，体验一下 LLDB 的强大之处。

我们来看一个更强大的命令 expression, 我们来看一下它的描述：

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Evaluate an expression (ObjC++ or Swift) in the current program context, using user defined variables and variables currently in scope. This command takes 'raw' input (no need to quote stuff).

翻译一下哈，意思就是在当前程序环境中，执行任何的表达式，并且可以定义和操作已存在的变量。

怎么样，让我说的更具体吧，有了 LLDB我们不但可以在断点处输出某个变量的值，我们还可以修改甚至重新定义某些变量的值。

咱们开始吧，将我们刚才的程序做一下修改

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var result = parseJSON("[1,2,3]"); if result?.count == 0 { print("No Data"); }else{ print(result); }

我们这里对 result 变量进行了判断，并进行了分别的输出。下面我们以让将断点设置到第一个语句上，然后运行程序。再断点处我们用 po命令来打印出 result 的值。

这时候，result 中的值，应该是解析后的 JSON 数组。所以我们恢复程序执行后，接下来的if 判断会走第二个分支，输出 result 中的内容。

那么如果我们在刚才断点时候，运行这个命令呢

1	e result = []

这里我们将 result的值修改为一个空数组，然后我们继续程序，接着你会发现，下面的 if 判断走了第一个分支，也就是说我们在断点处对变量进行的修改，是对全局程序生效的。

怎么样这个能力是我们之前的调试方法不能达到的吧~

我们上面的 e 命令是 expression 命令的缩写，详情可以参考 LLDB help 命令的帮助。

###控制流快捷命令
我们继续探索，还记得前面我们提到的几个控制流按钮吗，也就是这张图片

在 LLDB 命令行中，对于每个流程控制按钮都有相应的命令。

*n 命令，代表 Step Over 操作。

*s 命令，代表 Step Into 操作。

*finish 命令，代表 Step Out 操作。

*c 命令，代表恢复程序执行操作。

我们还是以这个程序为例，这次我们使用控制流命令来进行操作

我们运行这个程序，然后在断点检测到时，按照下面的顺序输入 LLDB 命令：

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s n n c

我们第一个输入的s 命令，会步入 parseJSON 函数的调用，然后断点就会进入parseJSON函数中。

随后，我们又输入了n 命令，由于 parseJSON 中只有一个 return 语句，那么控制流就会跳出 parseJSON函数体，重新回到开始处。

紧接着我们再次输入n命令，这时候程序就会将parseJSON的结果赋值给result。

最后我们按下 c 命令，来恢复程序的执行。随后的if判断中就会按照相应的条件输出内容了。
怎么样，这样操作起来就比较方便了，我们不必用鼠标点来点去了，完全用键盘敲命令就可以完成控制流的操作了。

###断点创建命令

我们除了通过用鼠标在代码行的左边点击的方式创建断点以外，我们还可以使用 LLDB 来创建断点，比如要创建一个我们之前这样的断点：

我们可以输入这样一条命令：

1 2	(lldb) breakpoint set -f ViewController.swift -l 28 Breakpoint 2: where = Example`Example.ViewController.viewDidLoad (Example.ViewController)() -> () + 478 at ViewController.swift:29, address= 0x000000010f74f61e

输入命令后，紧接着会有一行输出，告诉我们断点创建成功，并且显示了创建的新断点的位置等基本信息。

这个命令也有简写形式：b ViewController.swift:28

我们还可以将断点直接设置到函数上，假设我们有这样一个函数：

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func add(a:Int, b:Int) -> Int { return a + b; }

我们还可以这样设置断点：b add

这样就将断点设置再了 add 函数调用的开始位置。

我们开可以设置符号断点,比如这样：b -[NSArray objectAtIndex:]

这个断点会将所有对于 NSArray 的 objectAtIndex 方法的调用设置为断点。这里包括我们开发者对它的调用，以及系统框架内部对它的调用。符号断点对于调试是一个很好用的工具，它能够跟踪那些我们引用的系统库中的代码出现的问题。

我们还可以对已经创建的断点设置激发条件：

我们上面设置的条件表示，只有在 result 的 count 属性等于 0 的时候，断点才会被激发。

是不是觉得 LLDB 有点意思了呢。

###开始探险

那么现在我们就来用 LLDB 完成一些更加有意思的事情吧。

我们首先创建一个示例项目:

项目类型选择 Single View Application

然后点击 Next, 项目信息中的 Language 选择 Swift:

点击 Next 然后出现项目存储位置的选择，选择一个你自己的存储位置。接下来我们在 Main.storyboard 中拖放一个 Button 放到右上角：

随后，我们按住 Option 键，然后点击 ViewController.swift 文件，可以在设计界面旁边打开辅助界面。打开后，我们按住 Control 键，然后将我们刚刚创建的按钮拖动到代码视图中：

然后松开鼠标按键，我们就会看到一个弹出菜单：

我们将 Connection 的类型选择为 Action， Name 输入为buttonClicked，其他不用更改，然后点击`按钮。这样就完成了按钮事件的创建。

接下来，我们运行应用，就可以看到这样的界面了：

一切就绪，现在就可以展开我们的 LLDB 大法啦~

其实我们还可以不通过断点的方式来打开 LLDB 命令行，在我们先将程序运行起来，然后我们看一下调试区域的按钮：

注意下，蓝色的断点开关按钮右边还有一个暂停按钮，我们只需要点这个暂停按钮，就可以进入 LLDB 命令行调试状态。因为 LLDB 在 Xcode 运行中是一直驻留在后台的，所以我们其实是可以在任何时间都可以启动 LLDB 命令行的。

打开 LLDB 命令行后，我们可以输入这个命令，打印出当前的视图层级（又学一招~）：

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(lldb) po [[[UIApplication sharedApplication] keyWindow] recursiveDescription] <UIWindow: 0x7ffcd2f0f1e0; frame = (0 0; 375 667); gestureRecognizers = <NSArray: 0x7ffcd2f10170>; layer = <UIWindowLayer: 0x7ffcd2f0ea80>> | <UIView: 0x7ffcd2c6dc10; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c17f10>> | | <UIButton: 0x7ffcd2c6dfc0; frame = (20 62; 78 30); opaque = NO; autoresize = RM+BM; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6bc10>> | | | <UIButtonLabel: 0x7ffcd2f15af0; frame = (16 6; 46 18); text = 'Button'; opaque = NO; userInteractionEnabled = NO; layer = <_UILabelLayer: 0x7ffcd2f16120>> | | <_UILayoutGuide: 0x7ffcd2c6fae0; frame = (0 0; 0 20); hidden = YES; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6faa0>> | | <_UILayoutGuide: 0x7ffcd2c70740; frame = (0 667; 0 0); hidden = YES; layer = <CALayer: 0x7ffcd2c6d3d0>>

大家仔细看一下，每个视图的标识中，都有一个 16进制的字符串，代表这个视图的 ID，比如这个：

UIView: 0x7ffcd2c6dc10

这个 ID 的作用非常的强大，得到了这个 ID， 我们就可以通过这个命令来得到这个视图的引用了：

1	(lldb) e id $view = (id) 0x7fbd71432590

简单解释下，通过 expression命令(这里用缩写形式 e)，我们用 View 的 ID 值取得了这个 View 引用，并将它保存到 $view 变量中。

我们得到了引用之后，就可以对这个视图进行很多的操作了，比如我们可以在运行时改变这个视图的背景色：

1	(lldb) e (void) [$view setBackgroundColor:[UIColor redColor]]

当然，我们运行完这条命令，界面上不会马上反应出来，我们还需要调用这个命令刷新一下：

1	(lldb) e (void)[CATransaction flush]

这样，我们在看一下我们运行的程序，主界面的背景色变成红色了吧。

我们甚至还可以用它来找到某些控件上添加的事件，我们找到我们自己添加的 UIBUtton 的 ID：

UIButton: 0x7ffcd2c6dfc0

然后运行下面的命令：

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(lldb) e id $button = (id) 0x7ffcd2c6dfc0 (lldb) po [$button allTargets] {( <lldb.ViewController: 0x7feff2d67330> )}

我们得到 UIButton 的引用后，然后又输出了他的 allTargets 属性，得到了这个UIButton 所对应的事件target 对象的地址，接下来我们再用刚刚得到的这个target 地址获取它的 action 属性：

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(lldb) po [$button actionsForTarget:(id)0x7feff2d67330 forControlEvent:0] <__NSArrayM 0x7feff2c22350>( buttonClicked: )

我们这样就得到了，这个按钮所对应的方法名了。那么接下来，我们可以在这个方法上设置断点，或者用 LLDB 的运行时能力替换这个方法的实现等等。总之，对于我们调试应用来说，LLDB 是一个非常强大而高效的工具。这里只介绍了它的冰山一角，关于更多的内容，大家可以使用 help 命令，进行深入的研究。相信大家发挥聪明才智，能够发现更多它的强大之处。

###一点点延展，关于 Chisel

最后，再给大家延展一下。LLDB 本身的命令系统非常健壮，并且它还支持 Python 的脚本扩展，这样它又有了很不错的扩展性，我们可以根据自己的需要来扩展自己的脚本。

Chisel 正是 LLDB 扩展的一个典型例子，这是由 Facebook 团队开发的一个开源的 LLDB 的 Python 扩展集合，它再 LLDB 命令的基础上，又为我们提供了更加方便的操作接口。

比如我们要打印当前的视图层级，如果用 LLDB 原生的命令，我们需要这样：

1	(lldb) po [[[UIApplication sharedApplication] keyWindow] recursiveDescription]

而 Chisel 为我们提供了更简洁的接口：

1	(lldb) pviews

同样的，这条用于刷新显示的命令：

1	(lldb) e (void)[CATransaction flush]

Chisel 也为我们提供了简便的接口：

1	(lldb) caflush

这里只给大家做一个简单的介绍，关于 Chisel 的更多内容，大家可以参看它的主页：https://github.com/facebook/chisel

LLDB 自身完善的命令行系统，以及它的扩展能力，都成为提升我们开发效率的利器。正确的使用好调试工具，一定会帮助我们快速的解决更多的问题。

现在，通过 help 命令，来开始对 LLDB 命令行的探索吧，相信你能在这里发现更多的宝藏。