随想录(软件调试)

随想录（软件调试）

分类： 随想录2012-05-18 22:15 1344人阅读 评论(0) 收藏 举报

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对于很多程序员朋友来说，编写代码要比调试代码快乐的多。似乎创造软件比维护软件更能给人带来成就感。然而，在企业里面维护前人留下的代码也是工作中不可缺少的一项内容。所以，如何调试软件，更快更好地寻找软件中的bug，就成了我们必须学习的一门功课。当然，有人查找故障很快，而有的人却要慢一点，这中间的原因很多，比如说对业务的熟悉程度，对调试工具的使用程度。这也从一方面说明了，掌握软件调试的技巧是十分重要的。这里讨论的内容，不是指怎么用visual studio或者是gdb、kgdb、systemtap调试，而是说说调试软件的基本原理是什么。说到底，调试软件也是软件，它需要芯片、操作系统、编译软件、堆栈格式的支持。

（1）芯片的支持

很多朋友都喜欢在软件运行的过程中设置断点，比如说在代码中插入一个__asm__ ("int $3" ::)就可以达到这样的效果。关键是为什么插入这个代码就会有这样的效果。原来在x86芯片中，上面的int 3会被翻译成0xCC。当cpu遇到这样一行指令的时候，自身就会产生异常，进而会查找相应的异常函数进行处理。在x86中是存在专门的调试指令的，但是在某些cpu中这样的指令却未必存在，比如说powerpc，那这个时候怎么办呢？其实也简单，只需要把对应的指令替换成cpu不认识的指令即可，这样同样可以产生异常的效果。至于当前异常是不是调试异常，那么就需要操作系统来判断了。

（2）操作系统的支持

芯片本身只是负责产生异常，寻找到异常处理函数，至于这样的函数还要做些什么，那就是操作系统要负责的事情了。比如说，现在我们要调试的程序已经运行到断点了，那么操作系统就要通知gdb或者visual studio当前的程序已经运行到节点了，接下来要做什么。在一般的软件调试中，功能其实都大同小异，比如说查看寄存器、查看内存、设置断点、取消断点、查看线程号、继续运行等等。这些都需要操作系统本身的支持，否则作为用户侧的gdb怎么知道当前的调试程序运行到什么地方了，它的基本信息在哪里等等。毕竟，gdb本身也是一个软件，它关于调试程序的具体信息都是别人告诉它的，它又不是神。

（3）编译软件的支持

有了芯片和操作系统的支持，其实就可以调试软件了，比如说wingdb就是这么干的。但是，我们还不是很满足，为什么？因为有的时候，我们还需要知道函数的参数值、全局变量是多少，有没有发生改变，C语言代码有没有对应的汇编代码，能否实现汇编级的调试等等。当然，这些信息对于执行文件本身的运行其实是无关紧要的，只是我们为了调试软件的时候使用的。所以，在visual studio编译的软件版本当中有Debug版本，有release版本之分；有普通的软件版本，有优化的软件版本。在linux上，人们为了调试的需要，也会在gcc调试的选项中添加-g选项，获得额外的调试信息。

（4）堆栈的支持

在调试软件中，有一项非常棒的内容，那就是函数堆栈查看功能。堆栈会根据临时变量的添加、减少进行浮动处理。可以说掌握了堆栈就掌握了cpu、掌握了编程、掌握了软件调试。在x86中，ebp是比较神奇的寄存器。在堆栈中，ebp[0]保存了上一个ebp的地址，ebp[1]保存了返回函数的地址。通过迭代，就可以的得到所有的函数指针了。当然，通过编译器可以生成软件的systemp map文件，也就记录所有函数的空间地址。把返回地址和system map联系在一起，我们就可以知道当前代码的函数堆栈了。除此之外，我们还可以利用堆栈中的返回地址设置断点，这样可以在当前函数运行到结束的时候断住，使用起来也是十分方便。

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