GDB 调试 & VSCode 调试

使用 GDB 调试

GDB 是一个强大的调试工具，但由于是命令行形式，有一定的上手门槛。下面结合实验程序，介绍一些常用的命令。更多命令可以参考官方新手教程open in new window和官方文档open in new window。

连接

• target remote :1234：由于我们需要使用 QEMU 模拟器，只能采用这种方式将 GDB 接入 QEMU。运行 make debug 后，QEMU 窗口会等待 GDB 连接，因此会有一行灰色的提示。此时接入 GDB，可以看到蓝色的当前 EIP 位置是一个初始值。

• file <file_path>：加载符号表。GDB 需要符号表将二进制代码地址和具体的函数名对应起来。在编译时，需要添加 -g 命令创建符号表，否则即使加载了也会提示无符号表。

信息查看

• info registers [name]：通过 info registers 或 i r 指令，可以查看 CPU 寄存器的值。当后面不带其他参数的时候，打印的是全体寄存器的值。带参数则会打印指定名字的寄存器的值。

• monitor info registers：为什么 i r 中没有找到 GDTR、IDTR 之类的寄存器？因为这些寄存器并不是 CPU 寄存器。我们需要通过 monitor info registers 命令，通过 QEMU monitor 获得这些寄存器的值。值得注意的是，这个命令不接受其他参数，会打印出所有系统寄存器的值；而且，这些值是解析过的，以 GS 为例，0018 是其值，000b8000 是其地址，ffffffff 是其段限，后面是权限等信息。更多含义请阅读官方文档open in new window。

• x：输出指定位置的内容。语法为 x/<num><i(asm)|x(hex)|...> <addr/function_name/...>。

运行

• continue：继续执行，直到遇到下一次断点
• si：向下执行一行汇编代码
• n：向下执行一行代码（需要加载符号表）
• break <addr/function_name/file_name:line>：设置断点。可以在指定地址、指定函数、指定文件的指定代码行打断点。注意，后两者需要先加载符号表。

• info breakpoints：查看当前的断点信息

• tui enable/disable：开启/关闭图形界面

• layout asm/src：在汇编界面和代码界面切换

使用 VSCode 调试

GDB 命令行虽然直接，但使用起来仍然存在着一些不方便，例如每次都要输入的 target remote localhost:1234、反复跳转的 tui 和 layout，都给我们的调试带来了一定的困难（主要是重复输入太浪费时间了 😢）。 有没有更方便快捷的方式呢？有的，兄弟，有的！那就是 VSCode 自带的调试工具！

基础调试框架

从实现原理角度，VSCode 和我们一样，都是开了个 gdb 进程然后输命令。因此，我们只需要将我们常用的启动命令写入 VSCode 的配置文件，封装在 VSCode 能处理的 Task 和 Launch 结构中就可以了。 工作目录文件结构：请根据自己的文件目录结构，适当调整配置文件中的路径（所有涉及 ${config:lab.id} 的）

.
├── .vscode
│   ├── launch.json
│   └── settings.json
├── Lab1
└── Lab2
    ├── ...
    └── Makefile

配置步骤：

1. 在根目录下创建 .vscode 文件夹，进入文件夹
2. 新建一个 settings.json 文件，写入以下内容：（如果原本就有内容，直接添加一项即可）

{
    "others(if exists)": {},
    "lab.id": 2  // 以后可以根据实验号进行调整，用于指定文件夹
}

1. 新建一个 launch.json 文件，写入以下内容：

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。
    // 悬停以查看现有属性的描述。
    // 欲了解更多信息，请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "qemu-debug",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            // ${input:symbolFile} 需安装扩展 Tasks Shell Input
            // 也可直接写成符号表的路径，如 kernel/kMain.elf
            "program": "${input:symbolFile}",  
            "cwd": "${workspaceFolder}/Lab${config:lab.id}", // 请自行调整
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb",
            "miDebuggerServerAddress": "localhost:1234",
            "stopAtConnect": true,
            "MIMode": "gdb"
        }
    ],
    // 不安装扩展的话不需要写下面这个
    "inputs": [
        {
            "id": "symbolFile",
            "type": "command",
            "command": "shellCommand.execute",
            "args": {
                "command": "find . | awk '/\\.elf/'",
                "cwd": "${workspaceFolder}/Lab${config:lab.id}" // 请自行调整
            }
        }
    ]
}

使用方法

1. 配置完成后，在左侧“运行和调试”选项中，会出现 qemu-debug 的选项。需要调试时，请先通过 make debug 启动 QEMU 窗口。然后，在调试窗口中点击绿色三角开始调试。

2. （如果配置了 ${input:symbolFile} ）会出现下拉菜单。在此处选择合适的符号表。

3. 观察到下方栏变色，即代表调试已经正常启动了。此时，可以在文件中添加断点，并通过上方按钮执行。

4. 可以在左边的调试界面看到局部变量、CPU 寄存器等的值，还可以查看调用堆栈、监视指定表达式。

5. 通过在“调用堆栈”的列表项上右击鼠标，可以打开反汇编视图，查看汇编代码的执行情况。

6. 可以通过在断点红点处右击选择“编辑断点”，或在未打断点的行号数字上右击选择“添加条件断点”，将表达式加入断点，断点会在满足条件表达式的时候才暂停。

7. 可以通过右上角按钮打开底部面板，选择“调试控制台”，在其中以 -exec <gdb 命令> 的形式，运行命令行形式的 GDB，这与直接使用 GDB 调试是完全相同的。在符号表无效的时候可以使用此方法。