GDB 反向调试（Reverse Debugging）

逆向调试不是逆向执行，而是模拟逆向执行。在打开逆向调试开关后，程序的执行会记录下程序运行的详细状态轨迹（想象一下把图灵机运行时的每一步纸带 的状态记录下来）。这些状态就构成了逆向调试的基础。

逆向调试的预期用处是，因为程序bug的发生处和表现处一般会有距离，那么在程序bug表现处回溯执行，就可以确定地找到bug的真正原因。这可是 很有用的哦，因为这可以避免多次运行程序，有时还徒劳武无功，尤其是在不确定bug （heisenbug）的情况下。

使用调试器时最常用的功能就是step, next, continue，这几个调试命令都是“往下执行”的， 但是很多时候会有这种需求：你在调试的过程中多跳过了几步而错过中间过程，这时候不得不重头调试一遍，非常麻烦。而GDB从7.0版本开始支持反向调试功 能，也就是允许你倒退着运行程序，或者说撤销程序执行的步骤从而会到以前的状态。

直观地来看，加入你正在使用GDB7.0以上版本的调试器并且运行在支持反向调试的平台，你就可以用以下几条命令来调试程序：

reverse-continue

反向运行程序知道遇到一个能使程序中断的事件（比如断点，观察点，异常）。

reverse-step

反向运行程序到上一次被执行的源代码行。

reverse-stepi

反向运行程序到上一条机器指令

reverse-next

反向运行到上一次被执行的源代码行，但是不进入函数。

reverse-nexti

反向运行到上一条机器指令，除非这条指令用来返回一个函数调用、整个函数将会被反向执行。

reverse-finish

反向运行程序回到调用当前函数的地方。

set exec-direction [forward | reverse]

设置程序运行方向，可以用平常的命令step和continue等来执行反向的调试命令。

上面的反向运行也可以理解为撤销后面运行的语句所产生的效果，回到以前的状态。

好的，接下来我们来试试看如何反向调试。

首先确认自己的平台支持进程记录回放（Process Record and Replay），当在调试器启用进程记录回放功能时，调试器会记录下子进程，也就是被调试进程的每一步的运行状态与上一步运行状态的差异，需要撤销的时候 就可以很方便回到上一步。

假设我们有以下C程序：

[cpp] view plain copy print ?

  1. int  main( int  argc,  const char  *argv[]) 
  2. { 
  3. int  a = 0; 
  4.   a = 1; 
  5.   a = 2; 
  6. return  0; 
  7. } 

将它编译并加上调试符号：

[python] view plain copy print ?

  1. $ gcc -Wall -g a.c 

开始调试：

[python] view plain copy print ?

  1. $ gdb a.out 

查看一下源代码：

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) l 
  2. 1    int main(int argc, const char *argv[]) 
  3. 2    { 
  4. 3      int a =  0 ; 
  5. 4      a =  1 ; 
  6. 5      a =  2 ; 
  7. 6 return 0 ; 
  8. 7    } 

接下来设置一个断点在第三行：

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) b  3
  2. Breakpoint 1  at  0x804839a : file a.c, line  3.

运行，程序会在第三行的地方停下来：

[python] view
plain copy print ?

  1. (gdb) r 
  2. Starting program: /home/cheryl/a.out  
  3. Breakpoint 1 , main (argc= 1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 3
  4. 3      int a =  0 ; 

给变量a设置监视点方便我们观察：

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) watch a 
  2. Hardware watchpoint 2 : a 

启动进程记录回放：

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) record 

现在每运行一步调试器都会记录下变化，以便回溯。我们连续执行3条语句。

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) n 
  2. 4      a =  1 ; 
  3. (gdb)  
  4. Hardware watchpoint 2 : a 
  5. Old value = 0
  6. New value = 1
  7. main (argc=1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 5
  8. 5      a =  2 ; 
  9. (gdb)  
  10. Hardware watchpoint 2 : a 
  11. Old value = 1
  12. New value = 2
  13. main (argc=1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 6
  14. 6 return 0 ; 

可以看到，a的值先是从0变为了1，然后变为2，如果想让程序倒退回到以前的状态怎么办？可以用reverse-next命令：

[python] view
plain copy print ?

  1. (gdb) reverse-next 
  2. Hardware watchpoint 2 : a 
  3. Old value = 2
  4. New value = 1
  5. main (argc=1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 5
  6. 5      a =  2 ; 
  7. (gdb)  
  8. Hardware watchpoint 2 : a 
  9. Old value = 1
  10. New value = 0
  11. main (argc=1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 4
  12. 4      a =  1 ; 
  13. (gdb)  
  14. No more reverse-execution history. 
  15. main (argc=1 , argv= 0xbffff3e4 ) at a.c: 3
  16. 3      int a =  0 ; 
  17. (gdb)  

这样程序就倒退到了我们启动进程记录回放的地方，a的值经过两步回到了最初的状态。

若需要关闭进程记录回放，可以使用record stop：

[python] view plain copy print ?

  1. (gdb) record stop 
  2. Process record is  stoped  and  all execution log  is  deleted. 

参考：《Reverse Debugging with GDB》 --- http://sourceware.org/gdb/wiki/ReverseDebug

posted @ 2013-03-11 19:31  JustinYo  阅读(1408)  评论(0)  编辑  收藏  举报