编译测试 LLVM与LLDB

我不生产博客，我只是博客界的搬运工

首先让我们先通过百度了解一下LLVM

链接：点击打开链接

然后重点了解一下LLDB这个东西

随着Xcode 5的发布，LLDB调试器已经取代了GDB，成为了Xcode工程中默认的调试器。它与LLVM编译器一起，带给我们更丰富的流程控制和数据检测的调试功能。LLDB为Xcode提供了底层调试环境，其中包括内嵌在Xcode IDE中的位于调试区域的控制面板，在这里我们可以直接调用LLDB命令。如图1所示：

图1：位于Xcode调试区域的控制台

在本文中，我们主要整理一下LLDB调试器在Xcode中如何调试，更详细的命令和内容可以查看苹果官方文档：Apple文档

在Xcode中调试程序

对于我们日常的开发工作来说，更多的时候是在Xcode中进行调试工作。其实Xcode已经帮我们完成了大部分的工作，而且很多东西也可以在Xcode里面看到。因此，我们可以把精力都集中在代码层面上。

在苹果官方文档中列出了我们在调试中能用到的一些命令，我们在这重点讲一些常用的命令。

打印

打印变量的值可以使用print命令，该命令如果打印的是简单类型，则会列出简单类型的类型和值。如果是对象，还会打印出对象指针地址，如下所示：

(lldb) print a
(NSInteger) $0 = 0
(lldb) print b
(NSInteger) $1 = 0
(lldb) print str
(NSString *) $2 = 0x0000000100001048 @"abc"
(lldb) print url
(NSURL *) $3 = 0x0000000100206cc0 @"abc"

在输出结果中我们还能看到类似于$0,$1这样的符号，我们可以将其看作是指向对象的一个引用，我们在控制面板中可以直接使用这个符号来操作对应的对象，这些东西存在于LLDB的全名空间中，目的是为了辅助调试。如下所示：

(lldb) exp $0 = 100
(NSInteger) $9 = 100
(lldb) p a
(NSInteger) $10 = 100

另外$后面的数值是递增的，每打印一个与对象相关的命令，这个值都会加1。

上面的print命令会打印出对象的很多信息，如果我们只想查看对象的值的信息，则可以使用po(print object的缩写)命令，如下所示：

(lldb) po str
abc

当然，po命令是”exp -O —“命令的别名，使用”exp -O —”能达到同样的效果。

对于简单类型，我们还可以为其指定不同的打印格式，其命令格式是print/，如下所示：

(lldb) p/x a
(NSInteger) $13 = 0x0000000000000064

expression

在开发中，我们经常会遇到这样一种情况：我们设置一个视图的背景颜色，运行后发现颜色不好看。嗯，好吧，在代码里面修改一下，再编译运行一下，嗯，还是不好看，然后再修改吧～～这样无形中浪费了我们大把的时间。在这种情况下，expression命令强大的功能就能体现出来了，它不仅会改变调试器中的值，还改变了程序中的实际值。我们先来看看实际效果，如下所示：

(lldb) exp a = 10
(NSInteger) $0 = 10
(lldb) exp b = 100
(NSInteger) $1 = 100
2015-01-25 14:00:41.313 test[18064:71466] a + b = 110, abc

expression命令的功能不仅于此，正如上面的po命令，其实际也是”expression -O —“命令的别名。更详细使用可以参考  Evaluating Expressions

image

image命令的用法也挺多，首先可以用它来查看工程中使用的库，如下所示：

(lldb) image list
[  0] 432A6EBF-B9D2-3850-BCB2-821B9E62B1E0 0x0000000100000000 /Users/**/Library/Developer/Xcode/DerivedData/test-byjqwkhxixddxudlnvqhrfughkra/Build/Products/Debug/test 
[  1] 65DCCB06-339C-3E25-9702-600A28291D0E 0x00007fff5fc00000 /usr/lib/dyld 
[  2] E3746EDD-DFB1-3ECB-88ED-A91AC0EF3AAA 0x00007fff8d324000 /System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Versions/C/Foundation 
[  3] 759E155D-BC42-3D4E-869B-6F57D477177C 0x00007fff8869f000 /usr/lib/libobjc.A.dylib 
[  4] 5C161F1A-93BA-3221-A31D-F86222005B1B 0x00007fff8c75c000 /usr/lib/libSystem.B.dylib 
[  5] CBD1591C-405E-376E-87E9-B264610EBF49 0x00007fff8df0d000 /System/Library/Frameworks/CoreFoundation.framework/Versions/A/CoreFoundation 
[  6] A260789B-D4D8-316A-9490-254767B8A5F1 0x00007fff8de36000 /usr/lib/libauto.dylib 
......

我们还可以用它来查找可执行文件或共享库的原始地址，这一点还是很有用的，当我们的程序崩溃时，我们可以使用这条命令来查找崩溃所在的具体位置，如下所示：

NSArray *array = @[@1, @2];
NSLog(@"item 3: %@", array[2]);

这段代码在运行后会抛出如下异常：

2015-01-25 14:12:01.007 test[18122:76474] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSRangeException', reason: '*** -[__NSArrayI objectAtIndex:]: index 2 beyond bounds [0 .. 1]'
*** First throw call stack:
(
    0   CoreFoundation                      0x00007fff8e06f66c __exceptionPreprocess + 172
    1   libobjc.A.dylib                     0x00007fff886ad76e objc_exception_throw + 43
    2   CoreFoundation                      0x00007fff8df487de -[__NSArrayI objectAtIndex:] + 190
    3   test                                0x0000000100000de0 main + 384
    4   libdyld.dylib                       0x00007fff8f1b65c9 start + 1
)
libc++abi.dylib: terminating with uncaught exception of type NSException

根据以上信息，我们可以判断崩溃位置是在main.m文件中，要想知道具体在哪一行，可以使用以下命令：

(lldb) image lookup --address 0x0000000100000de0
      Address: test[0x0000000100000de0] (test.__TEXT.__text + 384)
      Summary: test`main + 384 at main.m:23

可以看到，最后定位到了main.m文件的第23行，正是我们代码所在的位置。

我们还可以使用image lookup命令来查看具体的类型，如下所示：

(lldb) image lookup --type NSURL
Best match found in /Users/**/Library/Developer/Xcode/DerivedData/test-byjqwkhxixddxudlnvqhrfughkra/Build/Products/Debug/test:
id = {0x100000157}, name = "NSURL", byte-size = 40, decl = NSURL.h:17, clang_type = "@interface NSURL : NSObject{
    NSString * _urlString;
    NSURL * _baseURL;
    void * _clients;
    void * _reserved;
}
@property ( readonly,getter = absoluteString,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * absoluteString;
@property ( readonly,getter = relativeString,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * relativeString;
@property ( readonly,getter = baseURL,setter = <null selector>,nonatomic ) NSURL * baseURL;
@property ( readonly,getter = absoluteURL,setter = <null selector>,nonatomic ) NSURL * absoluteURL;
@property ( readonly,getter = scheme,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * scheme;
@property ( readonly,getter = resourceSpecifier,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * resourceSpecifier;
@property ( readonly,getter = host,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * host;
@property ( readonly,getter = port,setter = <null selector>,nonatomic ) NSNumber * port;
@property ( readonly,getter = user,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * user;
@property ( readonly,getter = password,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * password;
@property ( readonly,getter = path,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * path;
@property ( readonly,getter = fragment,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * fragment;
@property ( readonly,getter = parameterString,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * parameterString;
@property ( readonly,getter = query,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * query;
@property ( readonly,getter = relativePath,setter = <null selector>,nonatomic ) NSString * relativePath;
@property ( readonly,getter = fileSystemRepresentation,setter = <null selector> ) const char * fileSystemRepresentation;
@property ( readonly,getter = isFileURL,setter = <null selector>,readwrite ) BOOL fileURL;
@property ( readonly,getter = standardizedURL,setter = <null selector>,nonatomic ) NSURL * standardizedURL;
@property ( readonly,getter = filePathURL,setter = <null selector>,nonatomic ) NSURL * filePathURL;
@end"</null selector></null selector></null selector>

可以看到，输出结果中列出了NSURL的一些成员变量及属性信息。

image命令还有许多其它功能，具体可以参考  Executable and Shared Library Query Commands

命令别名及帮助系统

LLDB有两个非常有用的特性，即命令别名及帮助。

命令别名

我们可以使用LLDB的别名机制来为常用的命令创建一个别名，以方便我们的使用，如下命令：

(lldb) breakpoint set --file foo.c --line 12

如果在我们的调试中需要经常用到这条命令，则每次输入这么一长串的字符一定会很让人抓狂。此时，我们就可以为这条命令创建一个别名，如下所示：

(lldb) command alias bfl breakpoint set -f %1 -l %2

这样，我们只需要按如下方式来使用它即可：

(lldb) bfl foo.c 12

是不是简单多了？

我们可以自由地创建LLDB命令的别名集合。LLDB在启动时会读取~/.lldbinit文件。这个文件中存储了command alias命令创建的别名。LLDB帮助系统会读取这个初始化文件并会列出这些别名，以让我们了解自己所设置的别名。我们可以使用”help -a”命令并在输出的后面来查看这边别名，其以下面这行开始：

...
The following is a list of your current command abbreviations (see 'help command alias' for more info): ...

如果我们不喜欢已有命令的别名，则可以使用以下命令来取消这个别名：

(lldb) command unalias b

帮助系统

LLDB帮助系统让我们可以了解LLDB提供了哪些功能，并可以查看LLDB命令结构的详细信息。熟悉帮助系统可以让我们访问帮助系统中中命令文档。

我们可以简单地调用help命令来列出LLDB所有的顶层命令。如下所示：

(lldb) help
The following is a list of built-in, permanent debugger commands:
_regexp-attach    -- Attach to a process id if in decimal, otherwise treat the
                     argument as a process name to attach to.
_regexp-break     -- Set a breakpoint using a regular expression to specify the
                     location, where <linenum> is in decimal and <address> is
                     in hex.
_regexp-bt        -- Show a backtrace.  An optional argument is accepted; if
                     that argument is a number, it specifies the number of
                     frames to display.  If that argument is 'all', full
                     backtraces of all threads are displayed.
 … and so forth …</address></linenum>

如果help后面跟着某个特定的命令，则会列出该命令相关的所有信息，我们以breakpoint set为例，输出信息如下：

(lldb) help breakpoint set
     Sets a breakpoint or set of breakpoints in the executable.
Syntax: breakpoint set <cmd-options>
Command Options Usage:
  breakpoint set [-Ho] -l <linenum> [-s <shlib-name>] [-i <count>] [-c <expr>] [-x <thread-index>] [-t <thread-id>] [-T <thread-name>] [-q <queue-name>] [-f <filename>] [-K <boolean>]
  breakpoint set [-Ho] -a <address-expression> [-s <shlib-name>] [-i <count>] [-c <expr>] [-x <thread-index>] [-t <thread-id>] [-T <thread-name>] [-q <queue-name>]
  breakpoint set [-Ho] -n <function-name> [-s <shlib-name>] [-i <count>] [-c <expr>] [-x <thread-index>] [-t <thread-id>] [-T <thread-name>] [-q <queue-name>] [-f <filename>] [-K <boolean>] [-L <language>]
  breakpoint set [-Ho] -F <fullname> [-s <shlib-name>] [-i <count>] [-c <expr>] [-x <thread-index>] [-t <thread-id>] [-T <thread-name>] [-q <queue-name>] [-f <filename>] [-K <boolean>]
 … and so forth …</boolean></filename></queue-name></thread-name></thread-id></thread-index></expr></count></shlib-name></fullname></language></boolean></filename></queue-name></thread-name></thread-id></thread-index></expr></count></shlib-name></function-name></queue-name></thread-name>

还有一种更直接的方式来查看LLDB有哪些功能，即使用apropos命令：它会根据关键字来搜索LLDB帮助文档，并为每个命令选取一个帮助字符串，我们以apropos file为例，其输出如下：

(lldb) apropos file
The following commands may relate to 'file':
…
log enable                     -- Enable logging for a single log channel.
memory read                    -- Read from the memory of the process being
                                  debugged.
memory write                   -- Write to the memory of the process being
                                  debugged.
platform process launch        -- Launch a new process on a remote platform.
platform select                -- Create a platform if needed and select it as
                                  the current platform.
plugin load                    -- Import a dylib that implements an LLDB
                                  plugin.
process launch                 -- Launch the executable in the debugger.
process load                   -- Load a shared library into the current
                                  process.
source                         -- A set of commands for accessing source file
                                  information
… and so forth …

我们还可以使用help来了解一个命令别名的构成。如：

(lldb) help b
'b' is an abbreviation for '_regexp-break'

help命令的另一个特性是可以查看某个具体参数的使用，我们以”break command add”命令为例：

(lldb) help break command add
Add a set of commands to a breakpoint, to be executed whenever the breakpoint is hit.
Syntax: breakpoint command add <cmd-options> <breakpt-id>
etc...</breakpt-id></cmd-options>

如果想了解以上输出的参数的作用，我们可以在help后面直接指定这个参数(将其放在尖括号内)来查询它的详细信息，如下所示：

(lldb) help <breakpt-id>
<breakpt-id> -- Breakpoint IDs consist major and minor numbers; the major
etc...</breakpt-id></breakpt-id>

帮助系统能让我们快速地了解一个LLDB命令的使用方法。经常使用它，可以让我们更快地熟悉LLDB的各项功能，所以建议多使用它。

总结

LLDB带给我们强大的调试功能，在调试过程中充分地利用它可以帮助我们极大地提高调试效率。我们可以不用写那么多的NSLog来打印一大堆的日志。所以建议在日常工作中多去使用它。当然，上面的命令只是LLDB的冰山一角，更多的使用还需要大家自己去发掘，在此只是抛砖引玉，做了一些整理。