Начало работы с отладчиком GNU в Linux: ускоренный курс

Отладка — незаменимый навык для программистов и исследователей безопасности. Хорошее понимание отладки позволяет вам понять исполняемый файл на более низком уровне и обнаружить любые скрытые ошибки.

Отладчик GNU или GDB — это вечный инструмент отладки, на который программисты полагаются уже много лет. Вот как использовать GDB в Linux.

Подготовка примеров программ

Чтобы изучить возможности GDB, вам понадобится исполняемый файл для экспериментов. Для демонстрации вы запустите GDB в программе проверки ключей один раз с доступным исходным кодом и символами отладки, один раз без исходный код и простую многопоточную программу, выводящую на экран сообщения, написанные на C и скомпилированные с помощью GCC (GNU C Компилятор).

Ты можешь используйте любой другой компилятор C но убедитесь, что не удалите двоичный файл.

Скорее всего, вы будете использовать GDB в своих собственных программах. Поэтому обязательно скомпилируйте их с помощью

-г флаг с gcc, чтобы включить символы отладки.

Без присутствия символов отладки и с сильно урезанным двоичным файлом вам придется отлаживать дизассемблирование программы. Для этого вам потребуется хорошее знание языка ассемблера и как работает распределение памяти в Linux понимать данные в стеке и регистрах.

Запуск программы в GDB

Вы запускаете программу в GDB несколькими способами. Либо введите БДБ , и как только он загрузится, введите бегать. Или запустите GDB, а затем используйте файл команду, загрузите двоичный файл в GDB, а затем выполните его с помощью бегать команда.

Если для правильной работы вашей программы требуются аргументы командной строки, обязательно добавляйте аргументы после имени программы. Вот синтаксис загрузки программы в GDB и ее выполнения с аргументами:

gdb 
run 

Или:

gdb
file 
run 

Установка точек останова с помощью GDB

Точки останова при отладке — это вручную устанавливаемые в коде жесткие остановки, которые останавливают поток выполнения, когда программа достигает точки останова. Установка точек останова позволяет вам пошагово выполнять код и проверять, как каждый этап выполнения влияет на данные и переменные.

В GDB, когда вы отлаживаете программу с помощью символов отладки, вы можете либо установить точку останова по имени функции, либо установить точку останова на основе номера строки. Вот синтаксис:

break main
break 47

Чтобы просмотреть все точки останова в текущем сеансе отладки, введите:

info breakpoints

Чтобы удалить определенную точку останова или несколько точек останова, введите:

delete 2
delete 3-5

GDB также позволяет вам устанавливать условные точки останова, то есть программа остановится только в том случае, если во время выполнения будет выполнено определенное условие. Это может быть изменение значения переменной или неудачный вызов функции, или что угодно. Вот синтаксис для установки условных точек останова:

break  if n == 2

Если вы хотите продолжить выполнение программы после достижения точки останова, введите команду продолжать команда:

continue

Шаг по коду

Пошаговый анализ кода имеет решающее значение для понимания того, как программа обрабатывает данные. Выполняя различные функции вашей программы и исследуя состояние данных, вы можете лучше понять, как программа реализует логику, которую вы написали в коде.

Это также помогает вам обнаружить причину сбоев и изучить поведение программы с хирургической точностью, поскольку вы можете выполнять каждую строку кода по своему усмотрению. В GDB вы можете выполнять код тремя основными способами:

1. шаг: Эта команда сообщает GDB перейти к следующей строке исходного файла. Это позволяет вам построчно перемещаться по длине исходного кода.
2. следующий: Эта команда выполняет следующую строку исходного кода внутри текущей функции, а затем останавливается. следующий рассматривает функцию как одну строку, поэтому, если вы используете next перед вызовом функции, она будет рассматривать ее как одну строку и переходить через нее, в отличие от шаг команда.
3. заканчивать: Команда завершения выполняет все оставшиеся строки внутри текущей функции, а затем останавливается.

Исследование переменных

По ходу выполнения кода вам захочется проверить значения переменных, чтобы увидеть, как логика программы их меняет. Вот синтаксис для просмотра значений переменных в GDB:

print 

Если вы хотите печатать изменения значения переменной каждый раз, когда она обновляется, вам следует использовать команду display. Это особенно полезно, когда вы хотите отслеживать и печатать значение переменной в цикле:

display 

Установка точек наблюдения

Точки наблюдения и условные точки останова тесно связаны, поскольку они оба реагируют на изменения в программе. Точки наблюдения используются для отслеживания изменений данных в коде. Например, вы можете захотеть, чтобы программа прерывалась при каждом изменении значения переменной. Вот как это сделать с помощью GDB:

watch 

Потокоспецифичная отладка с помощью GDB

GDB позволяет выполнять отладку отдельных потоков при работе с многопоточными программами. Для демонстрации мы будем работать с простой программой на языке C, которая использует четыре потока для печати сообщений в каждом потоке.

Чтобы просмотреть текущие потоки, созданные в вашей программе, используйте команду Информация команда:

info threads

Для работы с конкретным потоком вы можете выбрать его из списка по его порядковому номеру. Например:

thread 2

После выбора потока вы можете пройти через поток его выполнения, используя шаг, следующий, и заканчивать команды, как показано выше.

Удаленная отладка с помощью GDB

Вы также можете удаленно отлаживать программы, расположенные в другой системе. Для этого вам необходимо настроить gdbserver на целевой машине. Вы можете легко установить его, используя менеджер пакетов по умолчанию вашего дистрибутива или другие менеджеры пакетов, которые вы установили в вашей системе.

Например, чтобы установить gdbserver в системах на базе Ubuntu или Debian, используйте APT:

sudo apt install gdbserver

После установки перейдите в папку с двоичным файлом и выполните следующую команду, чтобы запустить gdbserver:

gdbserver :

gdbserver должен вернуть вывод о том, что он работает и прослушивает определенный вами порт. Теперь на клиентском компьютере запустите GDB, а затем подключитесь к удаленному серверу, используя команду цель команда:

target remote :

Написание сценариев GDB для автоматизации отладки

GDB позволяет программистам писать сценарии GDB, которые будут автоматически выполнять команды GDB. Это очень помогает, когда вы пытаетесь отлаживать одну и ту же часть кода несколько раз. Вместо того, чтобы устанавливать точку останова, выполнять код и печатать значения переменных каждый раз при загрузке двоичного файла, вы можете использовать сценарий GDB для автоматизации всего процесса.

Вот пример:

set logging enabled on
set logging file sample.out
break main
 command 1
 backtrace
 print N
 continue
end
quit

В приведенном выше сценарии вы указываете GDB включить ведение журнала и сохранить его в файл с именем образец.выход, затем установите точку останова в основной функция.

Для точки останова номер 1, в данном случае точки останова в функции main, выполните следующие команды: обратная трассировка, Распечатать, продолжать. По сути, GDB сначала запускает обратную трассировку, затем печатает значение переменной «N», продолжает выполнение и, наконец, завершает работу.

Чтобы выполнить этот скрипт, используйте:

gdb -x