GDB那些事之《gdb internal》读书笔记

GDB那些事之《gdb internal》读书笔记

1. 第二章 整体结构
   
   • GDB总体上分为三个部分
     用户接口（user interface），主要是一些用户可以使用的命令，说明之类
     符号处理（symbol handling），主要是各种object文件读取，源代码语言的parse、类型判断，调试信息的解释，符号表的管理等
     目标系统处理（target system handling），主要是控制逻辑，程序运行stack frame的分析，真实运行的目标系统的管理操作（比如remote到嵌入式设备）
     
     这里注意，因为host和target很有可能不是一种architecture， gdb需要在这两者之间进行通信，做必要的转换。这也带来了一些不变及限制。
     
     
   • Frame
     用来记录所有函数的调用关系
     GDB中使用create_new_frame, 相应的代码时frame.c
     
     
   • 软件断点和硬件断点(Breakpoint)
     硬件断点需要不同的chip的支持，如果遇到需要查询相应的硬件手册及gdb对其的支持（从来没有遇见过，这里可耻的skip，留待以后有缘再补上）
     
     软件断点，GDB通过在用户设置的断点处，保存现场，并插入trap（能够出发exception的指令），从而中断程序执行，再根据用户的指令来进行之后的动作，如果用户选择继续，则恢复现场，继续执行相应指令
     
     相应的代码是：breakpoint.c, infrun.c
     
     
   • Watchpoints
     它是特俗的断点：断点在执行到对应的语句时被出发，而watchpoints在对应的data被访问时触发。
     用它来发现操作某些数据的指令及语句是很常用的一个手段！
     它同样分为hardware及software，这些都受相应的体系结构所影响
     GDB默认尝试使用hardware的支持
     
     注意：这里我简单查了一下，arm上面通常使用jtag来完成相应的调试工作，最新的cotex系列支持hardware breakpoint及hardware watchpoint（因为gdb software的相应行为相当的慢，它会一直不停的step来判断你所要求的条件）。
     这个讨论对大家了解相关的场景有帮助：http://www.btsmth.com/show_topic.php?en_name=LinuxDev&gid=261054
     GDB的代码中提供了很多宏来控制检测相应的hardware/software支持及功能。
     
     GDB对流行的x86体系支持相当好，同时支持hardware/software的watchpoints， 参见3.8.1 x86 Watchpoints, 其中明确描述了x86中是如何实现的（使用哪几个寄存器等等）
     
     
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2. 第四章， 用户接口
   GDB提供了各种用户接口，当然，支持最好的还是command line
   
   • 使用add_cmd, add_setshow_cmd，add_setshow_cmd_full等可以为gdb增加新的命令。
   • 提供了ui_out的接口，用来抽象GDB的输出结果及UI的表示分开。它所使用的方法可以被推广到其它的类似场景，所以值得大家学习
     
     • 定义了三个主要的结构：这样组合方便程序员组合不同的数据，从而友好且灵活的返回给UI使用。
       single item，单个域(field)
       list,一系列能够被identical的域
       tuple, 一些列不能被identical的域
       table，包含了一组tuple,通常会包含一个header来描述之后的tuple
       
       

       ui_out_table_begin
           ui_out_table_header
           ...
           ui_out_table_body
               ui_out_tuple_begin
               ui_out_field_*
               ...
            ui_out_tuple_end
            ...
       ui_out_table_end

       
       
     • 提供了与上述相应的处理/构造函数
       void ui_out_xxxx_begin()/ui_out_xxxx_header/ui_out_xxxx_end等等函数
       
       
     • 当然还提供了一系列帮助函数
       ui_out_field_skip/ui_out_text
       
       
     • 以上相应的代码都在gdb/ui-out.c
       
       
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3. libgdb
   
   • 首先明确一下，这里说的libgdb不是各个linux发行版所带的那些gdb相关的package。而是gdb中的一个模块,用以更好的支持GUI及其它的环境
     
   • 目前分为以下四个模块
     Observer
     Builder
     Event Loop
     Library
     
   • 文中对其描述很不详细，google了相关资料，也比较贫乏。这里不做深究了。希望有用过及了解过的能提供些相关资料。
     
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4. Symbol Handling
   
   • GDB提供了命令和接口从被debug的程序，其它symbol文件，其它的library导入各种symbol。相关代码在symfile.c。强烈依赖于BFD Library
   • 共有三种symbol tables
     Full symbol tables,（symtabs） 全部的信息
     Partial symbol tables，（psymtabs）部分信息，用来指明相应的信息可以在Full symbol tables中的哪里找到。用它可以加速gdb的启动及查找过程。只提供了address、name两种查询方式，通过它们来与symtabs交互，并返回信息给用户
     Minimal symbol tables，（msymtabs）非debug symbol的信息
     
   • GDB中的各种内部使用的类型
     Fundamental Types(e.g., FT_VOID, FT_BOOLEAN)，由gdb所能掌握的各种语言及各种调试信息中map到这些fundamental types
     Type Codes (TYPE_CODE_PTR, TYPE_CODE_ARRAY, ..)，通常多个FT_xxxx映射到一个TYPE_CODE_xxxx上
     Builtin Types( builtin_type_void,...)，历史原因留下的，正逐渐被废弃
     
   • 支持的各种文件格式
     a.out
     COFF
     ECOFF
     XCOFF
     PE
     ELF
     SOM
     Other File Formats
     这些有不少都已经是历史了，相应的信息可以在经典的《linker and loader》中找到：）
     
     
   • debugging文件格式
     stabs， 最初由a.out引入，在COFF,ELF都依然会存在，由dbxread.c来处理
     Mips debug, 为ECOFF服务，由mdebugread.c来处理
     Dwarf1/Dwarf2， 为ELF服务，由dwarfread.c/dwarf2read.c处理
     如何引入新的debugging file，需要改动BFD的相关处理逻辑及代码，估计只有牛A与牛C之间的人物去接触这样的工作，羡慕啊！！！！
     
     
   
   
5. 语言支持
   
   • 7.1节给出了如何增加新的语言的解析及表示的步骤，依然是牛A与牛C之间的人物才会去接触这样的工作
     这里可耻的飘过，有机会需要做porting的时候，记住去7.1 Adding a Source Language to GDB去查阅。
     
     
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6. Host定义
   这章可以忽略，因为所有host相关的配置都由autoconf来完成，只要参看gdb的相关autoconf的配置文件即可
   
   
7. 目标机器架构定义
   这里定义了GDB所能调试的目标机器的机器语言
   所有目标机器代码都有gdbarch.sh生成对应的gdbarch struct及相应的函数
   
   所有支持的OS ABI在osabi.h中被定义， 通过一个叫做sniffer的程序来检测一个文件的OS ABI。
   
   有一些特别的体系结构（如V10T），address和pointer是有区别的，gdb为它们提供了相应的区分函数，但是大部分主流体系结构用不到它们。
   
   提供了关于address的一个类，用来区分有些特殊的调试环境下的address地址需要不同解释的情况。
   
   由于不同的体系结构的register内容和memory的内容在存储和表示上会有区别，gdb提供了两者之间转换和表示的宏
   
   定义了一系列可以被target认识的各种调试方法及命令
   
   9.11提供了如何支持一个新的target的指导说明
   
   
   
8. 目标Vector定义
   GDB为了各种不同的target提供了一层抽象的处理系统，来屏蔽各种target通过process或者serials调试时的差异性。
   这章基本没有有用信息，：（（（
   
   
9. .....
   
10. 附录中的GDB Observers，提供了一个如何用c语言实现observer pattern的真实例子， 值得好好学习
    observer pattern：