Debuger GDB

Wstęp

Debuger jest narzędziem, które umożliwia m.in. śledzenie wykonania programu instrukcja po instrukcji, sprawdzenie zawartości rejestrów czy pamięci, ustawianie breakpointów (pułapek), modyfikowanie programu i wiele innych.

Debuger GDB

Tutaj przedstawimy podstawy debugera gdb, ponieważ jest on najczęściej dostępny w Linuxie.

Aby zacząć załadować program o nazwie program do debugera gdb wpisujemy w linii poleceń

gdb ./program

Załaduje to program i przeanalizuje go pod kątem zawartych w nim etykiet czy dodatkowych informacji umieszczonych przez kompilator (dodając odpowiednie opcje podczas kompilacji (np. -g) możemy zwiększych ilość tych informacji).

Następnie ustawiamy breakpoint, czyli miejsce, w którym chcemy zatrzymać wykonanie programu i rozpocząć debugowanie. Przykładowo jeżeli chcemy zatrzymać się na początku funkcji myFunction wpisujemy

break myFunction

Jeżeli chcemy rozpocząć debugowanie od początku programu to możmy ustawic breakpoint na etykietę _start lub main.

Gdy ustawimy już breakpointy (możemy ustawić więcej niż jeden), możemy uruchomić program poleceniem

run
run lista argumentów

Rozpocznie to wykonanie programu aż do napotkania pierwszego breakpointa i przekaże ponownie sterowanie do debuggera. Mamy wtedy możliwość np. sprawdzenia zawartości rejestrów, stosu czy pamięci, prześledzenia kolejnych kroków instrukcja po instrukcji.

GDB QUICK REFERENCE

Sterowanie wykonaniem programu 

r  run       # wykonuje program aż do napotkania breakpointa 
si stepi     # przejście o jedną instrukcję dalej, wchodzi do wnętrza wywoływanych funkcji
ni nexti     # przejdź jedną instrukcję, bez wchodzenia do funkcji
s  step      # jedna linia kodu dalej (np. w C++), wchodzi do wywoływanych funkcji
n  next      # jedna linia kodu dalej, niew wchodzi do funkcji
c  continue  # kontynuuje debugowanie do następnego breakpointʼa lub końca/błędu wykonania
where        # wypisuje cały proces wywoływań którym program doszedł do danego miejsca

Breakpoints

Do ustawiania breakpointów służy break (można używać skrótu b)

break fun         # breakpoint na etykiecie/funkcji fun  
break 10          # breakpoint na linii nr 10 w kodzie źródłowym   
break *0xFF12345  # breakpoint na adresie 0xFF12345
tbreak etykieta   # breakpoint tymczasowy, zatrzymuje się tylko raz

Zarządzanie breakpointami 

info break        # wyświetla wszystkie breakpointy
delete n          # usuwa breakpoint numer n
disable n         # deaktywuje breakpoint numer n
enable n          # aktywuje breakpoint numer n
ignore n k        # ignoruje breakpoint numer n k razy

Breakpointy warunkowe 

break etykieta if i==5  # zatrzymaj na etykiecie jeżeli zmienna i ma wartość 5 
condition 2 i==4        # dodanie warunku do istniejącego breakpointa nr 2 
condition 3 $eax==4     # przerwij wykonywanie jeżeli wartość w eax będzie równa 4

Wyświetlanie zawartości 

info reg         # zawartość rejestrów całkowitoliczbowych
info float       # zawartość rejestrów zmiennoprzecinkowych
info all-reg     # wszystkie rejestry
info stack       # stos wywołań funckji 
info functions.  # lista funkcji
info frame       # informacja o ramce stosu

print [/f] [expr]  # wypisze wartość wyrażenia expr w podanych formacie f
p /x $eax          # wypisz wartość w EAX szesnastkowo
p /d $ex           # wypisz dziesiętnie ze znakiem wartość w $eax
  x hexadecimal
  d signed decimal
  u unsigned decimal
  o octal
  t binary
  a address, absolute and relative
  c character
  f floating point

x [/Nuf] adres.   # wypisze zawartość pamięci pod danym adresem
   N   ile elementów wypisać
   u   rozmiar jednego elementu: b=1, h=2, w=4, g=8
   f   format jak w print + dodatkowo:
       s  łańcuch tekstowy zakończony 0
       i  instrukcja asemblerowa

Deasemblowanie funkcji

Ponadto możemy wyświetlić listę zdefiniowanych funkcji wpisując:

info functions

i zdeasemblować wybraną funkcję poleceniem:

disassemble nazwa_funkcji

Aby zdefiniować jaką składnię chcemy uzyskać przy deasembacji, piszemy:

set disassembly-flavor xxx    ;gdzie w miejsce xxx wstawiamy intel lub att

Zmiana wartości 

set $reg=???                    - ustawia wartość rejestru reg na wartość ???,

set variable zmienna=???        - ustawia wartość zmiennej na ???,

set variable *0x########=???    - ustawia wartość ??? w pamięci pod adresem 0x########.

Tryb TUI

Ciekawą opcją jest przejście w tryb TUI. Włączamy go kombinacją klawiszy CTRL+x, a lub poleceniem gdb –tui.

Terminal zostaje podzielony na kilka okienek tekstowych na których możemy jednocześnie obserwować kod programu, rejestry itd.

Kolejne widoki przełączamy kombinacją klawiszy CTRL+x,2

Szczegóły można znaleźć np. na tej stronie.

Domyślne ustawienia GDB

Aby dostosować GDB bez konieczności wpisywania za każdym razem tych samych poleceń można umieścić je w pliku .gdbinit w katalogu domowym.

Poniższy przykładowy plik .gdbinit ustawia domyślnie składnię intela i włącza gdb w trybie TUI z wyświetlonymi rejestrami.

set disassembly-flavor intel
set print pretty on
layout reg

Skrypty GDB

Przykładowy skrypt skrypt.gdb

set verbose off

break _start
commands 1
  info r
  continue
end
run
quit

Uruchamiamy gdb poleceniem

gdb ./program -x skrypt.gdb -q