c - 使用 C 创建调试器

Question

我被要求用 C 语言编写一个程序，该程序应该用 C 语言调试另一个程序，然后将每一行、循环或函数的每个变量的值存储在日志文件中。

我一直在互联网上搜索，发现有关使用 gdb 进行调试的文章。

我可以在我的程序中以某种方式使用 GDB 来实现这个目的，然后逐行存储每个变量的值。

我有 C/C++ 的基本知识，所以请用简单的话回答。

谢谢

Answer 1

调试器依赖于硬件的某些特殊功能，这些功能必须由操作系统（如果有的话）公开。

基本思想是，硬件配置为在目标程序的每条指令之后，或在某些类型的指令（如系统调用）或满足硬件断点条件的指令之后，将控制权转移到调试器存根。通常这看起来像一个中断、主管异常等——非常特定于平台的细节。

正如评论中提到的，在 Linux 上，您使用内核的 ptrace 功能与硬件和内核提供的调试器支持进行交互，抽象出许多硬件特有的细节并管理权限问题。通常，您必须是与正在调试的进程相同的用户 ID，或者是超级用户 (root)。Linux 的 ptrace 还使您能够间接地访问目标应用程序的内存（字面意思是地址空间），这对于调试器功能至关重要，而您通常无法在多任务操作系统上的另一个用户模式程序中完成这些功能。

其他操作系统会有不同的方法。一些嵌入式目标使用调试吊舱，通过几根电线将您的开发机器连接到嵌入式板。在其他情况下，硬件中内置的调试功能由目标处理器上运行的小程序管理，然后通过串行或网络端口与位于开发机器上的完整调试器程序进行对话。

像 GDB 这样的程序可以做的不仅仅是设置调试停止条件、转储寄存器和转储程序指令的基本功能。它的大部分代码处理基于编译器可选留下的调试元数据注释它显示的内容，回溯堆栈帧，并为用户提供强大的工具来配置所有这些——当然，它在目标中完成了大部分工作——独立的方式，目标唯一的代码大多局限于几个可互换的目录。

您确实可以从另一个程序“驱动” GDB - 许多 GUI 类型的调试器正是这样做的，它们作为 GDB 的图形前端存在。但是，如果您被分配编写调试器，那么这样做可能会或可能不会与您的任务一致。