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linux - gdb 如何启动一个汇编编译程序并一次执行一行？

问题描述

Valgrind 在他们的文档页面上说以下内容

然后您的程序在 Valgrind 内核提供的合成 CPU 上运行

然而 GDB 似乎并没有这样做。它似乎启动了一个独立执行的单独进程。据我所知，也没有 c 库。这就是我所做的

您会看到它会打印出“Test1\n”而不打印 test2。您也可以在不终止 gdb 的情况下终止该进程。GDB 会说“程序收到信号 SIGTERM，已终止”。并且永远不会写Test2

gdb 如何启动进程并让它一次只执行一行？

    .text
    .intel_syntax noprefix
    .globl  _start
    .p2align    4, 0x90
    .type   _start,@function
_start:
    lea rsi, [rip + .s1]
    mov edi, 1
    mov edx, 6
    mov eax, 1
    syscall
    lea rsi, [rip + .s2]
    mov edi, 1
    mov edx, 6
    mov eax, 1
    syscall
    mov eax, 60
    xor edi, edi
    syscall

.s1:
    .ascii  "Test1\n"
.s2:
    .ascii  "Test2\n"

标签： linuxassemblygdbx86-64ptrace

解决方案

starti执行

像往常一样，对于想要启动另一个进程的进程，它会执行 fork/exec，就像 shell 一样。但在新进程中，GDB不只是立即进行 execve 系统调用。

相反，它调用ptrace(PTRACE_TRACEME)等待父进程附加到它，因此在子进程进行execve()系统调用以使该进程开始执行指定的可执行文件之前，GDB（父）已经附加。

在execve(2)手册页中还要注意：

如果正在跟踪当前程序，则在成功执行 execve() 后会向其发送 SIGTRAP 信号。

这就是内核调试 API 支持在新执行的进程中执行第一条用户空间指令之前停止的方式。 即正是starti想要的。这不取决于设置断点；无论如何，直到 execve 之后才会发生这种情况，并且使用 ASLR，直到 execve 选择基地址之后才知道正确的地址。（GDB 默认禁用 ASLR，但如果你告诉它不要禁用 ASLR，它仍然有效。）

这也是 GDB 在之前设置断点run、手动设置断点或使用start在main. 在该starti命令存在之前，模拟该功能的一个技巧是在 before 设置一个无效断点run，因此 GDB 将在该错误处停止，让您在该点进行控制。

如果您strace -f -o gdb.trace gdb ./foo或其他人，您会看到 GDB 所做的一些事情。（嵌套跟踪显然不起作用，因此在 strace 下运行 GDB 意味着 GDB 的 ptrace 系统调用失败，但我们可以看到它导致了这种情况。）

...
231566 execve("/usr/bin/gdb", ["gdb", "./foo"], 0x7ffca2416e18 /* 57 vars */) = 0
  # the initial GDB process is PID 231566.
  ... whole bunch of stuff

231566 write(1, "Starting program: /tmp/foo \n", 28) = 28
231566 personality(0xffffffff)          = 0 (PER_LINUX)
231566 personality(PER_LINUX|ADDR_NO_RANDOMIZE) = 0 (PER_LINUX)
231566 personality(0xffffffff)          = 0x40000 (PER_LINUX|ADDR_NO_RANDOMIZE)
231566 vfork( <unfinished ...>
    # 231584 is the new PID created by vfork that would go on to execve the new PID

231584 openat(AT_FDCWD, "/proc/self/fd", O_RDONLY|O_NONBLOCK|O_CLOEXEC|O_DIRECTORY) = 13
231584 newfstatat(13, "", {st_mode=S_IFDIR|0500, st_size=0, ...}, AT_EMPTY_PATH) = 0
231584 getdents64(13, 0x558403e20360 /* 16 entries */, 32768) = 384
231584 close(3)                         = 0
  ... all these FDs
231584 close(12)                        = 0
231584 getdents64(13, 0x558403e20360 /* 0 entries */, 32768) = 0
231584 close(13)                        = 0
231584 getpid()                         = 231584
231584 getpid()                         = 231584
231584 setpgid(231584, 231584)          = 0
231584 ptrace(PTRACE_TRACEME)           = -1 EPERM (Operation not permitted)
231584 write(2, "warning: ", 9)         = 9
231584 write(2, "Could not trace the inferior pro"..., 37) = 37
231584 write(2, "\n", 1)                = 1
231584 write(2, "warning: ", 9)         = 9
231584 write(2, "ptrace", 6)            = 6
231584 write(2, ": ", 2)                = 2
231584 write(2, "Operation not permitted", 23) = 23
231584 write(2, "\n", 1)                = 1
   # gotta love unbuffered stderr

231584 exit_group(127)                  = ?
231566 <... vfork resumed>)             = 231584    # in the parent
231584 +++ exited with 127 +++

  # then the parent is running again
231566 --- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=231584, si_uid=1000, si_status=127, si_utime=0, si_stime=0} ---
231566 rt_sigreturn({mask=[]})          = 231584
... then I typed "quit" and hit return

有一些较早的clone系统调用在主 GDB 进程中创建更多线程，但直到尝试ptrace(PTRACE_TRACEME). clone自从它们与一起使用以来，它们都只是线程CLONE_VM。有一个较早的vfork/ execve。/usr/bin/iconv

令人恼火的是，现代 Linux 已经转移到 PID 的宽度超过 16 位，因此对于人类大脑来说，这个数字变得非常大。

step执行：

与在支持它的 ISA 上stepi使用的不同（例如 x86，内核可以使用 TF 陷阱标志，但有趣的是不是 ARM），它基于源代码级别的行号 <-> 地址调试信息。这通常对 asm 毫无意义，除非您想跳过宏扩展或其他内容。PTRACE_SINGLESTEPstep

但是对于step，GDB 将使用在指令的第一个字节上ptrace(PTRACE_POKETEXT)编写调试中断操作码，然后让执行在子进程中运行，直到遇到断点或其他信号。（然后在需要执行该指令时放回原始操作码字节）。它放置断点的位置是它通过在可执行文件中的 DWARF 或 STABS 调试信息（元数据）中查找行号的下一个地址来找到的。 这就是为什么只有(aka ) 在您没有调试信息时才有效。int3ptrace(PTRACE_CONT)stepisi

或者，如果它看到它很接近，它可能会使用PTRACE_SINGLESTEP一两次作为优化。

（我通常只使用siorni来调试 asm，而不是or s也很好，当 GDB 不崩溃时。有关更多 GDB asm 调试技巧，请参阅x86 标签 wiki的底部。）nlayout reg

如果您想询问 x86 ISA 如何支持调试，而不是通过与目标无关的 API 公开这些功能的 Linux 内核 API，请参阅相关问答：

还有调试器是如何工作的？有一些 Windowsy 的答案。

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