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使用GDB

概述

学习汇编的过程中利用GDB了解运行中的状态是必要的，了解实际运作中做了什么事而变成了什么，对于熟悉有巨大的帮助。
另外现在已经有发达的LLM，问ai各种为什么的问题和网络搜索也同样重要。

说明

GDB的作用是将可执行文件反汇编来做分析，是编写汇编过程中良好的调试工具。

使用GDB

对着我们的第一个程序打开gdb

Terminal window
gdb filename

常用指令：

b     设定断点
r     运行
disas 显示当前位置代码
i r   显示当前所有寄存器的内容
i r rax 显示rax寄存器的内容
n     执行高级语言源文件一行不进入函数
ni    执行汇编语言一行不进入函数
s     执行高级语言源文件一行
si    执行汇编语言一行
x/gx  查看内存内容 8bytes hex格式

首先设定断点，linux的程序进入点默认是_start函数
接着执行到中断处，并显示当前位置代码内容

Terminal window
b _start
r
disas

可以看到显示了跟我们写的相似的代码，不过指令是gdb用的风格
另外有些寄存器被改成32位元的e开头而不是64位元的r，是nasm处理后的结果

查看寄存器

首先第一行

=>  mov   rax, 1

在运行前我们可以先用i r rax看看它原本的值
由于这一段原本就是汇编语言，所以执行下一行可以用si或s都一样
再看看rax改变后的值

查看内存

接着把mov rsi, 0x402000这行运行完，再看看rsi的内容

Terminal window
i r rsi

这行原本是将hello的内存地址放到rsi
也就是0x402000存着Hello World!\n

使用

Terminal window
x/gx 0x402000
或
x/gx $rsi

存取它的内存地址
x/gx $rsi就像是對指針做*rsi取值，在GDB代入暫存器要以$開頭

            w   , o l l e H
0x402000:  0x57202c6f6c6c6548

再看看下面单个byte

Terminal window
x/bx $rsi
也可以按enter自动递增
x/bx $rsi+1
...
x/bx $rsi+7

然后把下一段8bytes一起印出来

Terminal window
x/2gx $rsi
             w   , o l l e H         \n! d l r o
0x402000:  0x57202c6f6c6c6548  0x00000a21646c726f

x/的用法是x/数量长度格式 地址取得该内存地址的内容
长度

b   1 byte
h   2 bytes
w   4 bytes
g   8 bytes

单位

x   hex
d   decimal
u   unsign decimal
o   octal
t   binary
c   char
s   string
i   asm code

记不住没关系，数字类全用x/gx，字串则用x/s
现在试试x/s $rsi，这行会取字串直到出现0 (00, \0, ascii 0, NUL 同义)
但是hello并没有以0结尾，所以在gdb x/s可能显示多余的内容，而实际运行结果并不影响

如何阅读内存

1 byte = 2 hex
一次看两个hex，两两一组，一条8 bytes之中每组hex从右边看到左边，每条8 bytes由左到右上到下
x/gx 一次显示8 bytes也就是8组hex，刚好是一个寄存器的完整大小
以hex格式输出的原因是易于阅读，如果用二进制输出0和1在当前64位环境难以阅读

补充资料

现代cpu的地址总线48 bits，数据总线64 bits
这表示一个指令操作比如mov，最多可以搬动8 bytes大小，刚好是rax长度
不过设计上也有别的cpu数据总线跟寄存器不一致，实际动作可能就要分两次

地址总线48 bits等于6 bytes等于12个hex
理论内存范围是0~0x0000FFFFFFFFFFFF，但这部份完全取决于操作系统
在linux用户可用的就到0x7FFFFFFFFFFF，再往上是内核使用的空间