Android gdb调试

       Android对于C/C++代码的调试方式一般选用gdb+gdbserver的方式，其中gdbserver运行在目标系统中（如手机），gdb运行在宿主机上（如linux）。gdb主要有以下几个功能：

• 启动程序，可以按照自定义的要求随心所欲的运行程序
• 可让被调试的程序在所指定的断点处停住（断点可以是条件表达式）
• 当程序被停住时，可以检查此时程序中所发生的事
• 动态的改变程序的执行环境

1. 需要准备的东西

• 开发机：Ubuntu 12.04 LTS
• 目标手机：手机一部
• gdbserver
• gdb
• 被调试的C/C++程序

       一般android源码中已有编译好的gdbserver和gdb程序，如在高通msm8976(64位)平台上，使用的gdbserver位于：prebuilts/misc/android-arm64/gdbserver64，gdb位于：prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/aarch64-linux-android-4.9/bin/aarch64-linux-android-gdb。在目标手机中，若系统是userdebug或eng版本，gdbserver已经安装在system/bin/下。
       要调试C\C++程序，必须把调试信息加入到可执行文件中，在Android.mk中添加LOCAL_CFLAGS += -g为被调试程序添加调试信息，并重新编译程序。如果没有添加LOCAL_CFLAGS += -g，你将看不见程序的函数名、变量名，所代替的全是运行时的内存地址。

2. 开始调试

       以调试手机中的bootanimation（位于system/bin）可执行程序来说明调试的方法和过程。

2.1 启动gdbserver

adb shell gdbserver64 :9090 /system/bin/bootanimation
命令说明：在tcp端口9090上监听bootanimation程序，gdb只要也连上9090端口即可。
注意：对于32位的app，需要使用gdbserver命令，而64位的应用需要使用gdbserver64，切不可用错，否则会导致gdb无法连接到gdbserver。
结果：正常的显示结果一定包含下图红色方框中的内容

2.2 设置端口转发

在开发机上设置端口转发，命令如下：
adb forward tcp:9090 tcp:9090
命令说明：表示通过adb映射tcp端口1234，命令中前面的是local的端口，后面的是remote的端口。Android给出的命令解释如下：

注意：命令中的端口号必须与gdbserver命令中的监听端口号相同，否则会导致gdb无法与gdbserver连接。

2.3 在开发机上启动gdb调试

       以msm8976平台为例，在Android源码中，对于32位的app使用的gdb客户端是：prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-linux-androideabi-4.9/bin；而64位的app使用的gdb客户端为：prebuilts/gcc/linux-x86/aarch64/aarch64-linux-android-4.9/bin/aarch64-linux-android-gdb。

• 为了可以在开发机的任意位置上都能够调用gdb和adb客户端命令，可以在Android源码根目录下执行如下命令：

user@~/android $ . build/envsetup.shuser@~/android $ lunch msm8952_64-userdebug

注意：该操作非必须，如果不进行该项操作，必须进入到gdb客户端所在的目录执行命令。建议执行该操作，方便后续操作。

• 启动gdb客户端aarch64-linux-android-gdb

user@~/android$ aarch64-linux-android-gdb out/target/product/general/obj/EXECUTABLES/bootanimation_intermediates/LINKED/bootanimation

命令说明：调试可执行文件bootanimation
结果：正常的显示结果如下，注意红色方框中的内容最后一定是done

• 如果调用的可执行文件中使用了第三方库，一定要在gdb命令窗口中为该可执行文件建立符号连接

(gdb) set solib-absolute-prefix out/target/product/general/symbols/(gdb) set solib-search-path out/target/product/general/symbols/

• 连接gdbserver进行调试

(gdb)target remote ip:port

命令说明：gdb连接目标机器或进程，其中ip为手机的IP地址，port为gdbserver命令中的监听端口号。
结果：正常的显示结果如下

在启动gdbserver的控制台中会显示如下结果：

划去的host为开发机的ip地址。

• 接下来就可以在gdb命令窗口中用gdb命令调试程序了

3. 再次调试

       一般如果想再次调试程序时，在gdb中只要执行r命令即可，但是在使用gdb+gdbserver高度Android程序时，这样做却不行，因为一次调试结束后，gdbserver就会退出，如下：

       此时要想再次调试程序，需要如下操作：

• 启动gdbserver，建议与第一次调试被调试程序的启动命令相同，这样可以节省一些操作
• 若gdbserver中监听的端口与第一次调试时使用的端口相同，则不需要设置端口转发，否则仍然要设置端口转发
• 在之前执行的gdb交互式命令窗口中执行target remote ip:port，连接目标机器或进程
• 连接成功后可以使用gdb命令调试程序

4. 调试时的注意事项

• 编译时请禁止编译优化选项，即添加-O0编译选项，否则会导致代码在调试时出现跳来跳去的可能，并且在打印变量值是出现
• 在编译程序时需要添加-g编译选项以为程序添加gdb调试功能

• 如果在开发机上执行”target remote ip:port”后，在gdbserver端打印出如下信息

  

       说明使用的gdbserver与gdb版本不匹配。通常按如下方式匹配：
       gdbserver64<————————————>aarch64-linux-android-gdb
       gdbserver<—————————————->arm-linux-androideabi-gdb

5. gdb命令说明

       gdb中，输入命令时，可以不用打全命令，只用打命令的前几个字符就可以了，当然，命令的前几个字符应该要标志着一个唯一的命令，在Linux下，你可以敲击两次TAB键来补齐命令的全称，如果有重复的，那么gdb会把其例出来。
==============显示gdb命令帮助信息===================

• help 　　　　　　　显示gdb命令种类
• help subcommand 显示subcommand的帮助信息
• apropos word 　　搜索与word相关的命令

===========＝==设置断点===================

• b(break) 在函数或某一行处设置断点
  如果只记得部分函的前缀，可以这样：(gdb) b make_ <按TAB键>。
  break filename:linenum       在源文件filename的linenum行处停住
  break filename:function       在源文件filename的function函数的入口处停住
  break *address                       在程序运行的内存地址处停住
  break       break命令没有参数时，指在下一条指令处停住
  break … If …        在条件成立时程序停住
  break thread threadnum       定义在线程threadnum上的断点，如break BootAnimation.cpp:364 thread 28 if bartab > lim

===============设置观察点=================

• watch expr       设置观察点，当表达式expr的值变化时，程序停住
• rwatch expr       设置观察点，当表达式expr的值被读时，程序停住
• awatch expr       设置观察点，当表达式expr的值被读或写时，程序停住

===============设置捕捉点=================

• catch       设置被调试程序捕捉点，当event发生时，程序停住
  catch catch [args]       捕捉一个C++捕捉到的异常
  catch throw [args]       捕捉一个C++抛出的异常
  catch syscall [args]       捕捉系统调用

===============维护被调试程序断点==================

• condition N COND       修改断点号为N的停止条件为COND
• ignore N COUNT       忽略断点号为N的停止条件COUNT次
• clear [linenum|funname|*]       清除指定的行或函数断点
• d(delete) [breakpoints][range]        清除指定的断点
• disable [breakpoints] [range…]        禁用指定的断点
• enable [breakpoints] [range…]        启用指定的断点

===============为停止点设定运行命令================

• commands N       调试程序在断点号为N的断点处停止后，执行命令
  执行命令
  end

===============显示被调试程序的信息================

• info subcommand       显示被调试程序的某些信息，可用help info查看子命令。如：
  info breakpoints [n]       显示所有断点(或断点n)信息
  info watchpoints [n]       显示所有观察点(或观察点n)信息
  info program       查看被调试程序的执行状态
  info args        打印出当前函数的参数名及其值
  info locals       打印出当前函数中所有局部变量及其值
  info display       查看display设置的自动显示的信息
  info frame       查看栈帧信息，包括程序语言

===============运行及查看被调试信息================

• r(run)       运行被调试程序
• c(continue)       从断点出开始继续执行直到结束或下一个断点
• s(step)       单步跟踪，如果有函数调用，他会进入该函数。进入函数的前提是此函数被编译有debug信息
• n(next)       单步跟踪，如果有函数调用，他不会进入该函数
• p(print)       打印表达式的值
  可以查看全局变量（所有文件可见）、静态全局变量（当前文件可见）、局部变量（当前Scope可见）
  p file::var       查看文件file中的变量var
  p func::var       查看函数file中的变量var
  p start@len       查看一段连续的内存空间的值，“@”的左边是第一个内存的地址的值，“@”的右边则你你想查看内存的长度，如：
  int array = (int ) malloc (len * sizeof (int));
  p *array@len
  p/format expr       按指定的格式显示表达式expr（format:x, d, f, c, u, o, t, a）
• display[/fmt] expr       程序停下来后就会显示expr的值
• undisplay/delete displaynum/disable displaynum/enable displaynum
• bt        查看当前函数调用堆栈信息
• f(frame)       查看当前栈层信息，包括栈的层编号、当前的函数名、函数参数值、函数所在文件及行号和函数执行到的语句
• finish       运行程序，直到当前函数完成返回
• u(until)       运行程序直到退出循环体

===============显示源代码===============

• l(list)       列出具体的函数或代码行
  list       显示当前行后面的源程序
  list -        显示当前行前面的源程序
  list +       显示当前行后面的源程序
  list linenum       显示程序第linenum行的周围的源程序
  list file:filenum       显示文件file中的filenum行
  list file:func       显示文件file中的函数func
  list funcname       显示函数名为function的函数的源程序，如list android::BootAnimation::movie

===============搜索源代码===============

• forward-search reg       利用正则表达式前向搜索源码
• search reg       利用正则表达式前向搜索源码
• reverse-search reg       利用正则表达式在全部源码中进行搜索

===============设置被调试程序参数/gdb配置==============

• set subcommand       设置gdb环境变量，可以使用help set查看set子命令。如：
  set args       设置被调试程序运行参数
  set directories       设置源文件搜索路径，多个使用“:”分割
  set solib-search-path       设置符号表搜索路径
  set environment varname [=value]       设置环境变量。如：set env USER=llj
  set listsize num       设置一次显示源代码的行数
  set step-mode on       打开step-mode模式，于是，在进行单步跟踪时，程序不会因为没有debug信息而不停住。这个参数有很利于查看机器码
  set print address on       打开地址输出, 当程序显示函数信息时，GDB会显出函数的参数地址
  set print array on       打开数组显示，打开后当数组显示时，每个元素占一行，如果不打开的话，每个元素则以逗号分隔
  set print elements num       设置显示数组元素的最大个数
  set print null-stop on/off       如果打开了这个选项，那么当显示字符串时，遇到结束符则停止显示
  set print pretty on/off       打开后gdb显示结构体时会比较漂亮
  set print sevenbit-strings       设置字符显示，是否按“/nnn”的格式显示
  set print union on/off       设置显示结构体时，是否显式其内的联合体数据
• show subcommand       显示调试器的信息，使用help show查看子命令。如：
  show environment [varname]       查看环境变量
  show listsize       显示当前listsize的设置
  show directories       显示定义了的源文件搜索路径
  show language       查看gdb当前的语言环境

===============其他=================

• q(quit)       退出gdb
• handle        处理信号

===============shell命令=================
       此外gdb中可以执行shell命令，使用SHELL环境变量定义的可执行程序来执行shell命令，常用的命令如下：

• show environment SHELL       查看shell执行程序
• make       重新编译程序，相当于shell make
• cd       必变工作目录，相当于shell cd
• pwd       查看当前工具目录，相当于shell pwd

===============调整程序线路=================
       一旦使用GDB挂上被调试程序，当程序运行起来后，你可以根据自己的调试思路来动态地在GDB中更改当前被调试程序的运行线路或是其变量的值，这个强大的功能能够让你更好的调试你的程序，比如，你可以在程序的一次运行中走遍程序的所有分支。

• 修改变量的值
  print x = 4       C/C++语法，把变量x的值修改为4
  set var width=10       用gdb命令将参数width值修改为10
• 跳转执行
  jump +num       当前运行点向下偏移num行开始执行
  jump linenum       从当前调试文件的linenum行开始执行
  jump file:linenum       从file的linenum行开始执行
• 产生信号量
  singal SIGNAL       发送信号SINGAL给被调试程序
• 强制函数返回
  return       强制函数返回，忽略未执行的语句
  return result       强制函数返回结果result，忽略未执行的语句
• 强制调用函数
  call func       调用当前程序中的函数
  print func       调用当前程序中的函数