gdb 显示具体代码

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若想 gdb 调试时可以显示代码，需满足以下两个条件：

  1. 二进制文件中带有调试信息
  2. 机器上有源代码

1. 二进制文件带有调试信息

编译代码时，使用 -g 或 -gz 标志，用于生成调试信息。

注：-gz 表示压缩调试信息。

查看一个二进制文件是否带有调试信息：

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objdump -S /path/to/bin

若输出中含有 .debug_xxx 段或 .zdebug_xxx 段，则表示该二进制文件含调试信息。

2. 机器上有源代码

二进制文件中有调试信息后，gdb 就知道了 xxx 地址的代码对应于 /path/of/code/xxx 文件中的 yy 行，然后 gdb 就会根据路径去机器上查看这里的代码。这也就意味着，使用 gdb 调试的机器上必须要有源代码！

一般情况下，将代码上传线上服务肯定是不现实的，因此我们一般是将 core 文件下载到开发机上进行调试。请注意，要保证本地使用的二进制程序的源代码和 core 文件使用的二进制的源代码是相同的版本！

我们可以使用在 gdb 中使用 dir 设置代码查找路径（当调试信息中的文件路径为相对地址时）。比如 gdb 显示代码路径为 cika/cika_server/logic/xxx.cc ，我们源代码的根路径为 /data/code/main，使用 dir /data/code/main 就可以为 gdb 搜索代码时指明去该路径下查找代码。

调试的原理

使用 -g 标志进行编译后，编译器 / 链接器会在生成的二进制文件上加入 .debug_xxx 段，这里面便存在着相关的调试信息。

调试信息一般以 DWARF（Debugging With Attributed Record Formats） 格式存储。

DWARF 基本结构

DWARF 调试信息通常包含以下几部分：

  1. 编译单元（Compilation Unit, CU）：每个编译单元对应一个源文件及其包含的所有调试信息。
  2. 调试信息条目（Debugging Information Entry, DIE）：每个 DIE 描述一个调试信息实体，如变量、函数、类型等。
  3. 属性（Attributes）：每个 DIE 包含若干属性，描述该实体的详细信息，如名称、类型、地址等。
  4. 行号信息（Line Number Information）：记录源代码行号与机器代码地址的对应关系。

简单的 DWARF 例子

假设我们有一个简单的 C++ 程序 example.cpp：

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#include <iostream>

void foo() {
    std::cout << "Inside foo" << std::endl;
}

int main() {
    foo();
    return 0;
}

编译这个程序并生成调试信息：

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g++ -g -o example example.cpp

我们可以使用 readelf 工具查看生成的 DWARF 调试信息：

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readelf --debug-dump=info example

输出可能会非常详细，但我们可以简化并解释其中的一部分。假设输出的一部分如下：

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<1><0x0000000b>    DW_TAG_compile_unit
                     DW_AT_producer    ("GNU C++14 9.3.0 -mtune=generic -march=x86-64 -g")
                     DW_AT_language    (DW_LANG_C_plus_plus)
                     DW_AT_name        ("example.cpp")
                     DW_AT_stmt_list   (0x00000000)
                     DW_AT_comp_dir    ("/path/to/directory")
                     DW_AT_low_pc      (0x00000000004004a0)
                     DW_AT_high_pc     (0x00000000004004d0)

 <2><0x0000001b>    DW_TAG_subprogram
                     DW_AT_name        ("foo")
                     DW_AT_decl_file   (0x00000001)
                     DW_AT_decl_line   (0x00000003)
                     DW_AT_prototyped  (true)
                     DW_AT_low_pc      (0x00000000004004b0)
                     DW_AT_high_pc     (0x00000000004004c0)

 <2><0x0000002b>    DW_TAG_subprogram
                     DW_AT_name        ("main")
                     DW_AT_decl_file   (0x00000001)
                     DW_AT_decl_line   (0x00000007)
                     DW_AT_prototyped  (true)
                     DW_AT_low_pc      (0x00000000004004c0)
                     DW_AT_high_pc     (0x00000000004004d0)

解释

  1. 编译单元（CU）：
    • <1><0x0000000b> DW_TAG_compile_unit：表示一个编译单元。
    • DW_AT_producer：编译器信息。
    • DW_AT_language：编程语言。
    • DW_AT_name：源文件名。
    • DW_AT_stmt_list：行号信息的偏移。
    • DW_AT_comp_dir：编译目录。
    • DW_AT_low_pc 和 DW_AT_high_pc：该编译单元的代码地址范围。
  2. 子程序（Subprogram）：
    • <2><0x0000001b> DW_TAG_subprogram：表示一个子程序（函数）。
    • DW_AT_name：函数名。
    • DW_AT_decl_file：声明该函数的源文件索引。
    • DW_AT_decl_line：声明该函数的源代码行号。
    • DW_AT_prototyped：是否有原型。
    • DW_AT_low_pc 和 DW_AT_high_pc：该函数的代码地址范围。

行号信息

行号信息记录了源代码行号与机器代码地址的对应关系。可以使用 readelf –debug-dump=decodedline example 查看行号信息：

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readelf --debug-dump=decodedline example

输出可能如下：

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CU: example.cpp:
File name                            Line number    Starting address
example.cpp                          3              0x00000000004004b0
example.cpp                          4              0x00000000004004b5
example.cpp                          5              0x00000000004004ba
example.cpp                          7              0x00000000004004c0
example.cpp                          8              0x00000000004004c5
example.cpp                          9              0x00000000004004ca

扩展

GNU binutils (GNU 二进制工具集)

GNU binutilds：https://www.gnu.org/software/binutils/

常用的：

  • ld
  • as
  • gold
  • c++filt
  • nm
  • addr2line
  • objdump
  • objcopy
  • size
  • strings
  • strip
  • gprof

线上的 C++ 服务 coredump 了，其使用的二进制没有带 debug 调试信息，我可以用本地相同代码编译出来的带 debug 信息的二进制文件来调试吗？

可以。

注意事项：

  1. 确保代码一致性：确保本地编译的代码与线上运行的代码完全一致，包括源代码、编译选项、依赖库等。

  2. 地址空间布局随机化（ASLR）：ASLR 可能会影响调试过程。如果遇到问题，可以在调试时临时禁用 ASLR：

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    echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/randomize_va_space

  3. 确保 core dump 文件和本地二进制文件的内存地址匹配。 如果不匹配，可能需要使用 set solib-absolute-prefix 或 set solib-search-path 等 gdb 命令来调整。