搭建gdb调试go程序

前言
gdb安装
- 更新brew
- 查看是否存在gdb镜像
- 安装gdb
go build编译
gdb执行
gdb命令
gdb调试
问题整理
参考

前言

学会使用gdb进行golang的调试，通过一个简单的go程序进行简单入口程序的源码调用顺序的查看。

gdb安装

开发环境是Mac，可以使用brew来进行gdb安装

更新brew

brew update

查看是否存在gdb镜像

brew search gdb

安装gdb

brew install gdb

go build编译

关于go的编译命令帮助可以通过go help build查看命令参数详情。

这里使用go build -gcflags=all="-N -l" -ldflags=-compressdwarf=false 进行编译，这里编译参数含义是关闭函数内联和编译器的代码优化，使得编译可以不受其干扰更好地可以查看编译源码的展示。

这里编译用到的参数含义解释如下：

编译参数	含义
-gcflags=all="-N -l"	关闭内联优化；关闭编译器函数优化
-ldflags=-compressdwarf=false	生成压缩

gdb执行

执行gdb main进入gdb环境，即可进行gdb环境的调试和使用

$ gdb program
Reading symbols from program...
Loading Go Runtime support.

gdb命令

在进入gdb调试之前，先科普下常用的gdb调试命令，如下

命令	说明
file <文件名>	加载被调试的可执行程序文件
run	重新开始运行文件，简写r
start	单步执行，运行程序，停在第一执行语句
list	查看源代码，简写l
set	设置变量的值
next	单步调试（逐过程，函数直接执行）,简写n
step	单步调试（逐语句：跳入自定义函数内部执行）,简写s
backtrace	查看函数的调用的栈帧和层级关系,简写bt
frame	切换函数的栈帧,简写f
info	查看函数内部局部变量的数值,简写i
finish	结束当前函数，返回到函数调用点
continue	继续运行,简写c
print	打印值及地址,简写p
quit	退出gdb,简写q

以上命令的跟随参数可以在gdb环境中执行help [command]来查看

gdb调试

下面，基于一个简单的golang程序进行gdb调试，目的是了解golang程序的初始化流程。

执行list查看当前文件的源代码，这里看到的是我们编写的原始的go程序文件

(gdb) list
1       package main
2
3       import "fmt"
4
5       func main() {6               fmt.Println("hello world")
7       }

执行info files查看函数内部局部变量的数值，如下

(gdb) info files
Symbols from "/Users/guanjian/workspace/go/program/program".
Local exec file:`/Users/guanjian/workspace/go/program/program', file type mach-o-x86-64.Entry point: 0x10701e0:0x0000000001001000 - 0x00000000010cbc53 is .text0x00000000010cbc60 - 0x00000000010cbd62 is __TEXT.__symbol_stub10x00000000010cbd80 - 0x0000000001100b19 is __TEXT.__rodata0x0000000001100b20 - 0x00000000011012bc is __TEXT.__typelink0x00000000011012c0 - 0x0000000001101328 is __TEXT.__itablink0x0000000001101328 - 0x0000000001101328 is __TEXT.__gosymtab0x0000000001101340 - 0x000000000115dae8 is __TEXT.__gopclntab0x000000000115e000 - 0x000000000115e020 is __DATA.__go_buildinfo0x000000000115e020 - 0x000000000115e178 is __DATA.__nl_symbol_ptr0x000000000115e180 - 0x000000000116c4a4 is __DATA.__noptrdata0x000000000116c4c0 - 0x00000000011738f0 is .data0x0000000001173900 - 0x00000000011a1170 is .bss0x00000000011a1180 - 0x00000000011a62f0 is __DATA.__noptrbss
(gdb)

这里看到最上面的入口点是Entry point: 0x10701e0:，我们在这个入口进行断点设置进行这个程序的调试，执行break *0x10701e0:（这里是根据数据地址进行端点，前面加了星号 *）

(gdb) break *0x10701e0
Breakpoint 1 at 0x10701e0: file /usr/local/go/src/runtime/rt0_darwin_amd64.s, line 8.

可以看到已经添加断点成功了，然后看到了当前编译的go程序入口在/usr/local/go/src/runtime/rt0_darwin_amd64.s文件，我们进入到该目录下查看所有rt0开头的文件全是.s结尾的汇编语言实现的，如下：

$ ls /usr/local/go/src/runtime/rt0_
rt0_aix_ppc64.s        rt0_ios_arm64.s        rt0_netbsd_arm.s
rt0_android_386.s      rt0_js_wasm.s          rt0_netbsd_arm64.s
rt0_android_amd64.s    rt0_linux_386.s        rt0_openbsd_386.s
rt0_android_arm.s      rt0_linux_amd64.s      rt0_openbsd_amd64.s
rt0_android_arm64.s    rt0_linux_arm.s        rt0_openbsd_arm.s
rt0_darwin_amd64.s     rt0_linux_arm64.s      rt0_openbsd_arm64.s
rt0_darwin_arm64.s     rt0_linux_mips64x.s    rt0_openbsd_mips64.s
rt0_dragonfly_amd64.s  rt0_linux_mipsx.s      rt0_plan9_386.s
rt0_freebsd_386.s      rt0_linux_ppc64.s      rt0_plan9_amd64.s
rt0_freebsd_amd64.s    rt0_linux_ppc64le.s    rt0_plan9_arm.s
rt0_freebsd_arm.s      rt0_linux_riscv64.s    rt0_solaris_amd64.s
rt0_freebsd_arm64.s    rt0_linux_s390x.s      rt0_windows_386.s
rt0_illumos_amd64.s    rt0_netbsd_386.s       rt0_windows_amd64.s
rt0_ios_amd64.s        rt0_netbsd_amd64.s     rt0_windows_arm.s

接下来我们查看rt0_darwin_amd64.s文件，如下：

% cat -n rt0_darwin_amd64.s1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.2 // Use of this source code is governed by a BSD-style3  // license that can be found in the LICENSE file.45 #include "textflag.h"67   TEXT _rt0_amd64_darwin(SB),NOSPLIT,$-88     JMP _rt0_amd64(SB)  //这里上一步的断点位置910 // When linking with -shared, this symbol is called when the shared library11   // is loaded.12 TEXT _rt0_amd64_darwin_lib(SB),NOSPLIT,$013     JMP _rt0_amd64_lib(SB)

第8行的_rt0_amd64(SB) 这里是调用入口，即

Breakpoint 1 at 0x10701e0: file /usr/local/go/src/runtime/rt0_darwin_amd64.s, line 8.

下面我们需要查找_rt0_amd64这个汇编方法的位置了，查找方法可以根据自己的方式来查看，我这里为了更方便查看，下载了golang的sdk，然后导入IDE中进行全局搜索，定位到文件runtime/asm_amd64.s，如下：

接着，我们再来查找runtime·rt0_go(SB)方法，如下

runtime·rt0_go(SB)方法包含了很多初始化方法，这里摘下雨痕文章中的示例如下：

TEXT runtime·rt0_go(SB),NOSPLIT,$0
...
// ===== 调用初始化函数 =====
CALL runtime·args(SB)
CALL runtime·osinit(SB)
CALL runtime·schedinit(SB)
// ===== 创建 main goroutine 用于执行 runtime.main =====
MOVQ $runtime·mainPC(SB), AX
PUSHQ AX
PUSHQ $0
CALL runtime·newproc(SB)
POPQ AX
POPQ AX
// ===== 让当前线程开始执行 main goroutine =====
CALL runtime·mstart(SB)
RET
DATA runtime·mainPC+0(SB)/8,$runtime·main(SB)
GLOBL runtime·mainPC(SB),RODATA,$8

到这里，以上所有的go程序入口调用都是在汇编文件下进行的，后面将进入go语言的世界，通过go文件来编写，$runtime·main(SB)是函数出口，由此进入go语言的编写逻辑。我们通过gdb断点来查看调用，如下：

(gdb) b runtime.main
Breakpoint 1 at 0x103b4c0: file /usr/local/go/src/runtime/proc.go, line 115.

至此，我们已经搭建了gdb的调试环境和一些查看golang函数代码的实践。

问题整理

问题1: macOs下gdb签名限制

(gdb) run
Starting program: /xxx/main
Unable to find Mach task port for process-id 35564: (os/kern) failure (0x5).
(please check gdb is codesigned - see taskgated(8))

简单的方法可以通过root来解决签名受限问题，但是这样调试程序风险很高，可以参考mac下如何对gdb进行证书签名

问题2: (No debugging symbols found in ./main) 而且(gdb) list 找不到调试文件

(gdb) list
No symbol table is loaded.  Use the "file" command.

我这边的解决方法是在编译go时，增加参数go build -ldflags=-compressdwarf=false可以输出调试信息便可以了

问题3: 关于函数调用查找方法

IDE导入go的sdk进行全局搜索（比较方法，但是不一定准确，需要充分理解调用链路）
进入gdb环境，通过 b [file].[method]方式进行断点标记，可以显示当前断点的源文件位置包含行号，也可以通过info breakpoints查看断点信息

问题4: gdb断点的行号显示在IDE中不准确
可以打开系统中的命令行进行查看，一般是准确的，使用cat -n file | head -n [number] 命令即可
问题5: gdb 执行run后卡住 & 打断点不生效的可能原因
安装完gdb后应该进行代码签名，这里是个gdb在系统中的权限问题，参考gdb 初次运行卡住 Starting program: [New Thread 0x1103 of process 843]

参考

《Go语言学习笔记》雨痕
go build 命令参数详解
使用GDB调试Go语言
mac下如何对gdb进行证书签名
Go使用gdb调试
Debugging Go Code with GDB
使用 GDB 调试 Go 代码
【Go源码阅读】使用GDB调试Go程序
gdb命令
使用gdb添加断点的几种方式
gdb 初次运行卡住 Starting program: [New Thread 0x1103 of process 843]

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