gdb

calvincalvin發表於2024-10-06

gdb控制程式行為

環境變數

(gdb) set environment VAR=value

多執行緒

透過 `ps` 或 `top` 檢視執行緒狀態

在 gdb 之外，你也可以透過系統命令檢視執行緒的狀態：

使用 ps 檢視執行緒狀態：

bash

Copy
```
ps -eLf | grep <PID>
```
該命令會列出指定程序的所有執行緒，並顯示執行緒的狀態、PID、LWP 等資訊。你可以透過 S 列檢視執行緒的狀態：
- R：正在執行。
- S：休眠中。
- D：不可中斷的睡眠（通常是 I/O 操作）。
- Z：殭屍執行緒。
使用 top 檢視執行緒狀態：

啟動 top 命令並按 H 鍵，可以檢視某個程序的所有執行緒及其狀態。

bash

Copy
```
top -H -p <PID>
```
這將顯示該程序的所有執行緒及其 CPU 使用率、狀態等資訊。

總結

使用 gdb 中的 info threads 命令可以檢視所有執行緒的狀態。
使用 thread <id> 切換到特定執行緒，使用 backtrace 檢視其呼叫棧。
使用 thread apply all bt 可以一次性檢視所有執行緒的呼叫棧，快速定位問題執行緒。
透過呼叫棧可以識別執行緒是否因段錯誤、死鎖、或其他系統呼叫而掛起。
使用系統工具如 ps 或 top 也可以檢視執行緒的狀態，輔助判斷哪個執行緒可能掛掉了。

訊號

SIGABRT 訊號通常在以下情景下觸發：

顯式呼叫 abort()。
未透過 assert 檢查。
記憶體管理錯誤（如非法釋放記憶體或越界訪問）。
未捕獲的異常（在 C++ 中，丟擲異常但未捕獲時會呼叫 std::terminate()，進而觸發 SIGABRT）。
手動傳送 SIGABRT 訊號。

情境問題

如何知道一個檔案被哪些程序的哪些函式讀取過？

要知道一個檔案被哪些程序的哪些函式讀取過，這個問題涉及兩部分：

哪些程序讀取了該檔案：這是系統級別的問題，透過跟蹤檔案系統呼叫可以獲取相關資訊。
哪些函式讀取了該檔案：這是程序內部的問題，需要了解程序內的呼叫棧。

要實現這兩部分的監控，通常需要結合系統工具和除錯工具來完成。以下是幾種常見的方式：

1. 使用 `strace` 跟蹤檔案訪問系統呼叫

strace 是 Linux 系統中的一個工具，可以跟蹤程序的系統呼叫，包括 open(), read(), write() 等檔案操作的系統呼叫。透過 strace，你可以知道某個檔案被哪些程序讀取過。

步驟：

跟蹤所有程序對檔案的訪問：

你可以透過 strace 跟蹤所有程序的檔案系統呼叫，並過濾出對特定檔案的訪問。例如，假設你想跟蹤 /path/to/file 檔案的訪問，可以使用以下命令：
```
sudo strace -f -e trace=open,read,write -p $(pgrep -d, .) 2>&1 | grep "/path/to/file"
```
解釋：
- -f：跟蹤子程序。
- -e trace=open,read,write：只跟蹤 open(), read(), write() 系統呼叫。
- -p $(pgrep -d, .)：跟蹤所有程序（pgrep -d, . 會輸出所有程序的 PID）。
跟蹤特定程序的檔案訪問：

如果你知道某個程序的 PID，你可以使用 strace 直接跟蹤該程序：
```
sudo strace -f -e trace=open,read,write -p <PID>
```
這將顯示該程序開啟、讀取、寫入的檔案。你可以結合 grep 過濾出你感興趣的檔案。
輸出示例：

假設有個程序在讀取 /path/to/file，strace 的輸出可能如下：
```
open("/path/to/file", O_RDONLY) = 3
read(3, "file contents...", 1024) = 1024
```
這表明程序透過檔案描述符 3 開啟了檔案 /path/to/file 並讀取了 1024 位元組的內容。

總結

strace：可以用來跟蹤程序對檔案的系統呼叫，知道哪些程序訪問了檔案。
lsof：可以實時檢視哪些程序開啟了檔案。
auditd：可以對檔案訪問進行審計，記錄哪些程序訪問了檔案。
gdb 或 ptrace：可以用來跟蹤程序內部的函式呼叫棧，瞭解哪些函式讀取了檔案。
LD_PRELOAD：可以透過插樁方式過載檔案操作函式，捕捉呼叫棧資訊。

透過結合這些工具，你可以追蹤檔案訪問的程序和函式呼叫棧。

使用 `lsof` 檢視檔案被哪些程序開啟

lsof 是一個用於列出開啟檔案的工具。你可以使用它來檢視某個檔案當前被哪些程序開啟。

步驟：

lsof /path/to/file

這將輸出所有當前開啟該檔案的程序資訊，包括程序 ID、程序名稱、開啟的檔案描述符等。例如：

COMMAND   PID  USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF  NODE NAME
cat      1234  user    3r   REG  8,1    1234     5678 /path/to/file

這裡，cat 程序（PID 1234）以只讀模式（3r）開啟了 /path/to/file。

3. 使用 `auditd` 進行檔案訪問審計

auditd 是 Linux 的審計框架，可以對檔案訪問進行詳細的日誌記錄，包括程序訪問檔案的情況。

步驟：

安裝 auditd：

如果未安裝 auditd，可以使用以下命令安裝：
```
sudo apt install auditd
```
新增審計規則：

使用 auditctl 新增審計規則，跟蹤某個檔案的讀取：
```
sudo auditctl -w /path/to/file -p r -k file_read
```
解釋：
- -w /path/to/file：監控檔案 /path/to/file。
- -p r：監控讀取操作。
- -k file_read：為此規則設定一個識別符號 file_read。
檢視審計日誌：

審計日誌會儲存在 /var/log/audit/audit.log 檔案中。你可以使用 ausearch 命令檢視與檔案訪問相關的日誌：
```
sudo ausearch -k file_read
```
這將顯示哪些程序讀取了 /path/to/file，包括詳細的程序資訊。

4. 使用 `gdb` 或 `ptrace` 獲取函式呼叫棧

strace 和 auditd 可以告訴你哪些程序訪問了某個檔案，但它們無法告訴你程序內部的函式呼叫棧。如果你想知道程序內部的哪些函式讀取了該檔案，則需要使用偵錯程式（如 gdb）或 ptrace 進行更深入的分析。

步驟：

使用 gdb 附加到程序：

假設你已經知道某個程序（PID 為 <PID>）在訪問檔案，你可以使用 gdb 附加到該程序並設定斷點在 open(), read(), 或 fopen() 等檔案操作函式上：
```
gdb -p <PID>
```
設定斷點：

在 gdb 中設定斷點，例如你想捕捉 open() 系統呼叫：
```
(gdb) break open
```
如果使用 C 標準庫的 fopen() 函式：
```
(gdb) break fopen
```
繼續執行並捕捉呼叫棧：

繼續執行程序，直到遇到斷點：
```
(gdb) continue
```
當程序命中斷點時，你可以使用 backtrace 命令檢視當前的函式呼叫棧：
```
(gdb) backtrace
```
這將顯示當前函式及其父函式，幫助你確定哪些函式呼叫了 open() 或 read()。

輸出示例：

假設呼叫棧如下：

#0  open (filename="/path/to/file", flags=O_RDONLY) at open.c:34
#1  0x00007ffff7abc123 in read_file() at file_reader.c:54
#2  0x00007ffff7abc456 in main() at main.c:12

這表示 main() 呼叫了 read_file()，而 read_file() 又呼叫了 open() 開啟了 /path/to/file。

5. 自定義動態庫插樁 (LD_PRELOAD)

可以透過插樁（interpose）標準庫函式 open, read, fopen 等，來記錄下檔案訪問的詳細資訊。你可以編寫一個自定義的動態庫，過載這些函式，在函式被呼叫時記錄呼叫棧或其他資訊。

步驟：

編寫一個 C 檔案，實現你要過載的函式：

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <execinfo.h>

typedef int (*orig_open_f_type)(const char *pathname, int flags);

int open(const char *pathname, int flags) {
    // 列印呼叫棧
    void *buffer[10];
    int nptrs = backtrace(buffer, 10);
    backtrace_symbols_fd(buffer, nptrs, STDERR_FILENO);

    // 呼叫原始的 open 函式
    orig_open_f_type orig_open;
    orig_open = (orig_open_f_type)dlsym(RTLD_NEXT, "open");
    return orig_open(pathname, flags);
}

編譯成共享庫：

gcc -shared -fPIC -o myopen.so myopen.c -ldl

使用 LD_PRELOAD 執行目標程式：
```
LD_PRELOAD=./myopen.so ./your_program
```
這樣，每次 open 函式被呼叫時，你的自定義函式會被呼叫，並列印出呼叫棧。

gdb假設沒有載入符號表是否能斷點一些特定函式呢？

在 GDB 中，如果程式沒有載入符號表（例如，編譯時未使用 -g 選項），偵錯程式將無法識別函式名或變數名。這是因為符號表包含了可執行檔案中函式的名稱、變數的名稱及其對應的記憶體地址等除錯資訊。沒有符號表的情況下，GDB 只能看到程式的機器程式碼和記憶體地址，而無法直接斷點到特定的函式名。

然而，即使沒有符號表，仍然有一些方法可以對特定的函式或程式碼位置設定斷點，具體方法取決於情況：

1. 使用記憶體地址設定斷點

如果你知道目標函式的記憶體地址，你可以直接在該地址設定斷點。即使沒有符號表，GDB 仍然可以在指定的記憶體地址處暫停程式執行。

步驟：

啟動 GDB 並載入程式：
```
gdb ./your_program
```
執行程式或使用 start 命令讓程式執行到某個位置。
如果你知道目標函式的地址（例如，透過反彙編工具或 nm 命令獲取），你可以直接在該地址設定斷點。例如：
```
break *0x4005d0
```
這裡 0x4005d0 是目標函式的記憶體地址。* 表示在該地址處設定斷點。
執行程式，GDB 會在該地址處暫停。

如何獲取函式地址：

你可以使用 nm 或 objdump 等工具來列出程式中的函式地址。例如：
```
nm ./your_program | grep some_function
```
如果存在 some_function，它會顯示類似以下的輸出：
```
00000000004005d0 T some_function
```
其中 0x4005d0 是 some_function 的地址。
另一種方法是使用 objdump 來反彙編可執行檔案並找到目標函式：
```
objdump -d ./your_program | less
```
然後在反彙編輸出中查詢你感興趣的函式地址。

2. 使用匯編指令設定斷點

如果你知道某個函式的彙編指令或知道特定的彙編指令模式（如函式的入口處通常是 push 或 mov 指令），你可以透過反彙編來找到這個函式的地址，並在該地址設定斷點。

步驟：

反彙編程式的入口點或特定程式碼段：
```
disassemble main
```
如果沒有符號表，GDB 也可以反彙編出彙編指令（即使沒有函式名），例如：
```
disassemble 0x4005d0
```
找到感興趣的彙編指令後，設定斷點：
```
break *0x4005d0
```

3. 使用 GDB 的自動分析功能

GDB 有一些自動分析功能，即使沒有符號表，它也可以嘗試自動獲取某些函式的地址。例如，info functions 可以列出程式中找到的所有函式地址（儘管沒有符號名）。

info functions

這將列出程式中的所有已知函式，即使沒有符號表，它也可能找到一些與標準庫函式相關的符號。

4. 使用共享庫中函式的符號

如果你除錯的程式動態連結了共享庫，即使主程式沒有符號表，GDB 仍然可以識別共享庫中的符號。例如，如果程式使用了標準 C 庫函式 printf，你可以使用以下命令為 printf 設定斷點：

break printf

因為共享庫通常會載入自己的符號表，因此 GDB 可以識別這些庫中的函式。

5. 使用條件斷點

如果你不知道函式的記憶體地址，也沒有符號表，但你知道某個特定位置的條件（比如某個暫存器的值或記憶體內容），你可以使用條件斷點來捕捉該條件。例如，如果你知道某個函式的返回地址或特定的暫存器值，可以這樣設定斷點：

break *0x4005d0 if $rax == 5

這表示在地址 0x4005d0 處設定斷點，但僅當暫存器 rax 的值為 5 時才觸發斷點。

小結

沒有符號表：GDB 無法直接透過函式名設定斷點，但你可以使用目標函式的記憶體地址來設定斷點。
獲取地址：可以透過工具如 nm, objdump，或者使用 GDB 的反彙編功能來獲取函式的入口地址。
共享庫函式：即使沒有符號表，動態連結庫中的符號仍然可以被識別，允許為標準庫函式設定斷點。

例如，透過命令 break *<address>，你可以在任何特定的記憶體地址處設定斷點。

假如一個執行緒因為拋了一個異常終止了如何能知道哪個函式拋異常呢？在gdb中

當一個執行緒因為丟擲異常而終止時，你可以使用 GDB 來除錯並確定哪個函式丟擲了異常。GDB 提供了多種工具來捕獲異常和檢查堆疊，從而幫助你找出異常的來源。

步驟概述：

設定斷點捕獲異常丟擲。
使用回溯（backtrace）檢視呼叫棧，找出哪個函式丟擲了異常。

1. 在 GDB 中捕獲異常丟擲

GDB 提供了一個特殊的命令可以捕獲 C++ 異常丟擲。當有異常丟擲時，程式會暫停，這樣你就可以在丟擲異常的時刻檢查呼叫棧。

你可以使用以下命令捕獲所有 C++ 異常的丟擲：

catch throw

這個命令會告訴 GDB，在異常被丟擲的時候暫停程式的執行。

捕獲異常的具體步驟：

啟動 GDB，並載入你的程式：
```
gdb ./your_program
```
設定捕捉異常的斷點：
```
catch throw
```
執行程式：
```
run
```
當程式丟擲異常時，GDB 會暫停，並顯示類似以下的資訊：
```
Catchpoint 1 (throw)
```

2. 檢視呼叫棧（Backtrace）

當程式由於丟擲異常而暫停時，你可以使用 backtrace（或簡寫 bt）命令檢視呼叫棧，找出哪個函式丟擲了異常。

backtrace

這將顯示當前的呼叫棧，列出從最底層到最頂層的函式呼叫順序。透過這個呼叫棧，你可以找到丟擲異常的函式。

示例：

假設你執行了程式並且捕捉到了異常丟擲：

(gdb) catch throw
Catchpoint 1 (throw)
(gdb) run
Starting program: ./your_program
Catchpoint 1 (throw), __cxa_throw () at /build/glibc-23423....

現在你可以使用 backtrace 來檢視呼叫棧：

(gdb) backtrace
#0  __cxa_throw () at /build/glibc-23423....
#1  0x00000000004015ae in some_function() at main.cpp:10
#2  0x0000000000401234 in main () at main.cpp:20

如上所示，some_function() 函式在 main.cpp 第 10 行丟擲了異常。

3. 捕獲異常處理開始（可選）

除了捕獲異常的丟擲，你還可以捕獲異常的處理過程（即捕獲 catch 處理異常的時刻），方法是使用：

catch catch

這會在異常被捕獲處理的時候暫停程式。如果你想除錯異常處理過程，這個命令非常有用。

4. 其他有用的 GDB 命令

info threads：檢視所有執行緒的狀態。如果你除錯的是多執行緒程式，可以使用這個命令來檢視執行緒情況。
thread apply all bt：如果程式有多個執行緒，這個命令可以顯示所有執行緒的呼叫棧，幫助你確定哪個執行緒丟擲了異常。

5. 使用除錯符號

為了確保你能夠看到函式名稱、行號等詳細資訊，建議在編譯程式時啟用除錯符號（使用 -g 選項）。例如：

g++ -g -o your_program your_program.cpp

如果沒有除錯符號，GDB 可能只會顯示記憶體地址，而不會顯示函式名稱和程式碼行號。

6. 透過反彙編檢視異常（無除錯符號時）

如果你除錯的程式沒有除錯符號，呼叫棧可能只會顯示記憶體地址而不是函式名。在這種情況下，你可以使用 GDB 的 disassemble 命令來檢視丟擲異常的彙編程式碼，並手動確定丟擲異常的位置。

例如：

disassemble 0x4005d0

這會顯示記憶體地址 0x4005d0 處的彙編指令。你可以透過反彙編和程式碼分析，推測哪個函式丟擲了異常。

總結

捕獲異常：使用 GDB 的 catch throw 命令捕獲所有 C++ 異常。
檢視呼叫棧：使用 backtrace 命令檢視呼叫棧，找到丟擲異常的函式。
多執行緒支援：如果你的程式是多執行緒的，使用 info threads 和 thread apply all bt 來檢視各執行緒的狀態和呼叫棧。
除錯符號：確保程式在編譯時加入了除錯符號（-g），這將幫助你在 GDB 中看到更多的除錯資訊。

透過這些步驟，你應該能夠在 GDB 中輕鬆找到哪個函式丟擲了異常，即使是在多執行緒環境下。

我在第二個棧幀我能拿到什麼上下文呢？

小結

當你進入某個特定的棧幀（例如第二個棧幀）時，能夠獲取的上下文資訊包括：

區域性變數和函式引數：使用 info locals 和 info args。
呼叫棧：使用 backtrace 或 bt 檢視呼叫棧的上下文。
原始碼：使用 list 或 frame 檢視當前幀對應的原始碼。
暫存器狀態：使用 info registers 檢視暫存器的值。
記憶體內容：使用 x 命令檢視任意記憶體地址的內容。
全域性變數：使用 print 或 info variables 檢視全域性變數的值。
執行緒資訊：使用 info threads 檢視當前執行緒的狀態。
返回地址：使用 info frame 檢視當前幀的返回地址。
動態型別：使用 print 或 ptype 檢視 C++ 物件的動態型別。

如何檢索一個so裡是否定義了某種符號呢？

要檢索一個共享庫（.so 檔案）中是否定義了某個符號（函式、變數等），你可以使用以下幾種工具：

1. `nm` 命令

nm 是一個常用的工具，用來列出物件檔案中的符號。你可以使用它來檢視 .so 檔案中定義的符號。

使用方法：

nm -D <your_library.so> | grep <symbol_name>

-D：表示顯示動態符號（即只顯示共享庫中的符號）。
grep <symbol_name>：用於過濾你想要查詢的符號。

示例：

nm -D libexample.so | grep my_function

如果庫中定義了 my_function，則會顯示類似以下的輸出：

0000000000001234 T my_function

其中：

T 表示該符號在庫中定義（T 表示符號在程式碼段中）。
U 表示該符號是未定義的（即該共享庫引用了該符號，但並未定義它）。
其他符號型別也存在（如 B 表示 BSS 段中的符號，D 表示資料段中的符號等）。

2. `readelf` 命令

readelf 是另一個工具，可以顯示 ELF 檔案的詳細資訊（ELF 是 Linux 和其他類 Unix 系統中常用的可執行檔案格式）。

使用方法：

readelf -Ws <your_library.so> | grep <symbol_name>

-W：表示不折行輸出，顯示完整的符號資訊。
-s：表示顯示符號表。

示例：

readelf -Ws libexample.so | grep my_function

同樣，如果庫中定義了 my_function，你會看到類似下面的輸出：

   Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
    33: 0000000000012345   100 FUNC    GLOBAL DEFAULT   12 my_function

FUNC 表示這是一個函式。
GLOBAL 表示這是一個全域性符號。
DEFAULT 表示預設可見性。

3. `objdump` 命令

objdump 是另一個用於分析二進位制檔案的工具，也可以列出共享庫中的符號。

使用方法：

objdump -T <your_library.so> | grep <symbol_name>

-T：表示顯示動態符號表。

示例：

objdump -T libexample.so | grep my_function

輸出類似於：

0000000000012345 g    DF .text  00000000000000a4  Base        my_function

g 表示全域性符號。
DF 表示這是一個函式符號。
.text 表示函式位於程式碼段。

4. `ldd` 或 `ldconfig`

如果你不確定是否包含在某個共享庫中，ldd 或 ldconfig 可以幫助你檢視共享庫的依賴關係，確認共享庫實際被載入。

例如，使用 ldd 可以列出可執行檔案所依賴的共享庫：

ldd <your_executable>

這不會直接列出符號，但可以幫助你確認共享庫是否被正確載入。

5. `objdump` + `grep` 自動化查詢符號（可選）

你可以透過簡單地結合 objdump 和 grep 來自動化查詢符號：

for lib in $(ldconfig -p | awk '{print $4}'); do
    echo "Checking $lib"
    objdump -T $lib | grep my_function
done

這將遍歷系統中的所有共享庫，檢查它們是否包含 my_function 符號。

總結

要查詢一個 .so 檔案中是否定義了某個符號，你可以使用以下工具：

nm -D <your_library.so> | grep <symbol_name>：列出動態符號。
readelf -Ws <your_library.so> | grep <symbol_name>：檢視 ELF 檔案的符號表。
objdump -T <your_library.so> | grep <symbol_name>：顯示動態符號表。

這些工具可以幫助你快速檢索某個共享庫是否定義了特定的符號。

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gdb控制程式行為

多執行緒

相關命令

透過 ps 或 top 檢視執行緒狀態

總結

訊號

情境問題

如何知道一個檔案被哪些程序的哪些函式讀取過？

1. 使用 strace 跟蹤檔案訪問系統呼叫

步驟：

總結

使用 lsof 檢視檔案被哪些程序開啟

步驟：

3. 使用 auditd 進行檔案訪問審計

步驟：

4. 使用 gdb 或 ptrace 獲取函式呼叫棧

步驟：

5. 自定義動態庫插樁 (LD_PRELOAD)

步驟：

gdb假設沒有載入符號表 是否能斷點一些特定函式呢？

1. 使用記憶體地址設定斷點

步驟：

如何獲取函式地址：

2. 使用匯編指令設定斷點

步驟：

3. 使用 GDB 的自動分析功能

4. 使用共享庫中函式的符號

5. 使用條件斷點

小結

假如一個執行緒因為拋了一個異常終止了 如何能知道哪個函式拋異常呢？在gdb中

步驟概述：

1. 在 GDB 中捕獲異常丟擲

捕獲異常的具體步驟：

2. 檢視呼叫棧（Backtrace）

示例：

3. 捕獲異常處理開始（可選）

4. 其他有用的 GDB 命令

5. 使用除錯符號

6. 透過反彙編檢視異常（無除錯符號時）

總結

小結

如何檢索一個so裡 是否定義了某種符號呢？

1. nm 命令

使用方法：

示例：

2. readelf 命令

使用方法：

示例：

3. objdump 命令

使用方法：

示例：

4. ldd 或 ldconfig

5. objdump + grep 自動化查詢符號（可選）

總結

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透過 `ps` 或 `top` 檢視執行緒狀態

1. 使用 `strace` 跟蹤檔案訪問系統呼叫

使用 `lsof` 檢視檔案被哪些程序開啟

3. 使用 `auditd` 進行檔案訪問審計

4. 使用 `gdb` 或 `ptrace` 獲取函式呼叫棧

gdb假設沒有載入符號表是否能斷點一些特定函式呢？

假如一個執行緒因為拋了一個異常終止了如何能知道哪個函式拋異常呢？在gdb中

如何檢索一個so裡是否定義了某種符號呢？

1. `nm` 命令

2. `readelf` 命令

3. `objdump` 命令

4. `ldd` 或 `ldconfig`

5. `objdump` + `grep` 自動化查詢符號（可選）