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使用GDB调试C库

发布时间:2016-09-26 08:49:11来源:linux网站作者:astrotycoon
用gdb调试程序时,一般的函数都可以step进去,可是C库函数却直接跳过了。
网上找了些资料,记录一下!
 
1.安装C库的debug版本
sudo apt-get install libc6-dbg  
安装完后,在/usr/lib目录下会多出一个debug目录,里面有安装的debug版c库的动态链接文件
 
2.编译程序,使用debug版本C库
例如程序test.c,使用如下命令编译。
gcc -g -Wall test.c -o test -Wl,-rpath=/usr/lib/debug  
可以使用ldd test来查看是否使用了debug版c库。我们可以比较前后的信息
使用debug版C库输出的信息:
linux-gate.so.1 =>  (0x00b65000)  
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x00c94000)  
/lib/ld-linux.so.2 (0x00872000)  
未使用debug版C库输出的信息:
linux-gate.so.1 =>  (0x00fa9000)  
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0x001af000)  
/lib/ld-linux.so.2 (0x0054a000)
可以看出成功了!
 
3.调试
gdb test  
进入gdb后在相应位置下断点,运行到该位置后,使用s,发现能进入c库,但是找不到c库源码。
原来还要下载对应版本的c库源码。如何查看c库版本呢? 使用如下命令:
ll /usr/lib/debug/i386-linux-gnu/libc*
知道了对应的版本后,去glibc官网去下载吧:http://ftp.gnu.org/gnu/glibc/
有了源码,在gdb中用directory命令指定对应文件所在目录,调试时即可看到源码。
 
最近在研究动态链接原理这块,想通过GDB跟踪动态链接器(ld-linux.so.2)是如何工作的,发现Ubuntu提供的/usr/lib/debug并不能很好的工作,跟踪进去后,发现源码不是对不上,就是错误的,所以萌发了自己编译C库的想法,以下是我的操作记录,欢迎指正。
开始前,需要确保你的磁盘剩余空间不小于3G空间,你不会想到编译调试版本的C库需要这么大的磁盘空间。
 
首先下载源码,我的系统是Ubuntu 15.10,使用sudo apt-get source libc6-dbg下载的C库版本是glibc-2.21。我的源码目录是~/libc-dbg/glibc-2.2.1。
在INSTALL编译安装说明中说,C库不能在源码目录安装,所以我在home目录下新建立了一个目录用于编译C库,目录为~/libc。又建立了一个~/lib目录用于最后的C库安装目录。
好,进入~/libc,输入../libc-dbg/glibc-2.21/configure --prefix=/home/astrol/lib CFLAGS="-O1 -g3 -ggdb" CXXFLAGS="-O1 -g3 -ggdb" --disable-werror
注意,我为了调试,所以加了-g3 -ggdb调试选项,-Ox是必须得,因为C库必须要指定,还有最后的--disable-werror也是必须得,否则会将编译过程中的很多警告信息归为错误,那么就没法继续编译了。这里我只是根据我自身的要求加的几个选项,你也可以根据自己的需求自行添加,参考../libc-dbg/glibc-2.21/configure --help的提示帮助。
 
根据上面命令的结果提示,看能否通过,如果不行就尽量想办法满足它,比如在configure过程中提示我系统需要gawk,那么我就sudo apt-get install gawk来满足它就OK了。
到了这里,就开始编译吧,键入make,接下来就等吧,要很久的。
 
最后make install,就将编译好的库安装到我指定的~/lib中。
进入~/lib,文件还真多,咦,怎么没有生成的库呢,仔细一看,原来所有的库都在子目录lib下:
使用GDB调试C库
这些都是带有符号信息的动态库。 好了,我们写个hello world看如何使用它们。
gcc -g -o hello hello.c
 
然后ldd hello,输出如下:
linux-gate.so.1 =>  (0xb7732000)
libc.so.6 => /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6 (0xb7563000)
/lib/ld-linux.so.2 (0x80080000)
看来这样编译不行,根本没用上我编译好的哪些库,改变编译参数 gcc -Wl,-rpath,/home/astrol/lib/lib -Wl,--dynamic-linker,/home/astrol/lib/lib/ld-linux.so.2 -g -o hello hello.c
或者gcc -Wl,-rpath=/home/astrol/lib/lib -Wl,--dynamic-linker=/home/astrol/lib/lib/ld-linux.so.2 -g -o hello hello.c,其实都是一样的。
 
再ldd hello,输出如下:
linux-gate.so.1 =>  (0xb7732000)
libc.so.6 => /home/astrol/lib/lib/libc.so.6 (0xb758a000)
/home/astrol/lib/lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x8001d000)
 
看来OK了,我们再使用readelf确认下,使用readelf --program-headers hello输出:
Elf file type is EXEC (Executable file)
Entry point 0x8048340
There are 9 program headers, starting at offset 52
Program Headers:
Type           Offset   VirtAddr   PhysAddr   FileSiz MemSiz  Flg Align
PHDR           0x000034 0x08048034 0x08048034 0x00120 0x00120 R E 0x4
INTERP         0x000154 0x08048154 0x08048154 0x00023 0x00023 R   0x1
[Requesting program interpreter: /home/astrol/lib/lib/ld-linux.so.2]
LOAD           0x000000 0x08048000 0x08048000 0x005f4 0x005f4 R E 0x1000
LOAD           0x000f00 0x08049f00 0x08049f00 0x00120 0x00124 RW  0x1000
看来都可以了。
 
现在使用gdb调试我们的hello。gdb hello -q进入调试。使用set verbose on打开gdb信息打印,可以更好的看到调试信息。
astrol@astrol:~/test$ gdb hello -q
Reading symbols from hello...done.
(gdb) set verbose on
(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x804843c: file hello.c, line 5.
Starting program: /home/astrol/test/hello
Reading symbols from /home/astrol/lib/lib/ld-linux.so.2...done.
Reading symbols from system-supplied DSO at 0xb7fdd000...(no debugging symbols found)...done.
Reading in symbols for dl-debug.c...done.
Reading in symbols for rtld.c...done.
Reading symbols from /home/astrol/lib/lib/libc.so.6...done.
Temporary breakpoint 1, main () at hello.c:5
5               printf("hello world\n");
(gdb)
 
gdb成功加载了两个库和它们的符号信息。那么接下来的调试就能很好的继续了。这里我演示下printf的工作过程,观察下PLT的大致工作过程。
(gdb) disassemble /m
Dump of assembler code for function main:
4       {
0x0804842b <+0>:     lea    0x4(%esp),%ecx
0x0804842f <+4>:     and    $0xfffffff0,%esp
0x08048432 <+7>:     pushl  -0x4(%ecx)
0x08048435 <+10>:    push   %ebp
0x08048436 <+11>:    mov    %esp,%ebp
0x08048438 <+13>:    push   %ecx
0x08048439 <+14>:    sub    $0x4,%esp
5               printf("hello world\n");
=> 0x0804843c <+17>:    sub    $0xc,%esp
0x0804843f <+20>:    push   $0x80484e0
0x08048444 <+25>:    call   0x8048300 <puts@plt>
0x08048449 <+30>:    add    $0x10,%esp
6               return 0;
0x0804844c <+33>:    mov    $0x0,%eax
7       }
0x08048451 <+38>:    mov    -0x4(%ebp),%ecx
0x08048454 <+41>:    leave
0x08048455 <+42>:    lea    -0x4(%ecx),%esp
0x08048458 <+45>:    ret
End of assembler dump.
 
地址0x8048300就是puts的PLT入口处。跟踪进去
(gdb) disassemble /m 0x8048300
Dump of assembler code for function puts@plt:
0x08048300 <+0>:     jmp    *0x804a00c
0x08048306 <+6>:     push   $0x0
0x0804830b <+11>:    jmp    0x80482f0
End of assembler dump.
 
继续跟进,最后jmp到0x80482f0,可以通过x命令看到0x80482f0处的指令如下:
(gdb) x/3i $eip
=> 0x80482f0:   pushl  0x804a004
0x80482f6:   jmp    *0x804a008
0x80482fc:   add    %al,(%eax)
继续jmp到*0x804a008,这就是_dl_runtime_resolve函数的地址,它是最终进入_dl_fixup函数的“跳板”。继续跟进,看最后进入_dl_fixup函数后效果如何。
最终进入_dl_fixup函数后,发现是很正常的,gdb能很好的进行源码级调试,不会出现Ubuntu提供的/usr/lib/debug出现的哪些情况了,即行号和源码是一一对应的。
 
好了,本文就到此结束吧。
 
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