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iOS——调试工具LLDB学习

2019年02月28日 07:27  | 萬仟网IT编程  | 我要评论

一、前言

  lldb是个开源的内置于xcode的具有repl(read-eval-print-loop)特征的debugger,其可以安装c++或者python插件。在日常的开发和调试过程中给开发人员带来了非常多的帮助。了解并熟练掌握lldb的使用是非常有必要的。这篇文章将会带着大家一起了解在ios开发中lldb调试器的使用。

二、lldb基础

2.1 lldb基本语法

  lldb的基本语法如下

<command> [<subcommand> [<subcommand>...]] <action> [-options [option-value]] [argument [argument...]]
  • <command>(命令)和<subcommand>(子命令):lldb调试命令的名称。命令和子命令按层级结构来排列:一个命令对象为跟随其的子命令对象创建一个上下文,子命令又为其子命令创建一个上下文,依此类推。
  • <action>:执行命令的操作
  • <options>:命令选项
  • <arguement>:命令的参数
  • []:表示命令是可选的,可以有也可以没有

  举个例子,假设我们给main方法设置一个断点,我们使用下面的命令:
这里写图片描述
  这个命令对应到上面的语法就是:

1. command: breakpoint 表示断点命令 
2. action: set 表示设置断点 
3. option: -n 表示根据方法name设置断点 
4. arguement: mian 表示方法名为mian
 
 

2.2 lldb的基本使用

 2.2.1 help命令  

  lldb其中内置了非常多的功能,选择去硬背每一条指令并不是一个明智的选择。我们只需要记住一些常用的指令,在需要的时候通过help命令来查看相关的描述即可。

(lldb) help
debugger commands:
  apropos           -- list debugger commands related to a word or subject.
  breakpoint        -- commands for operating on breakpoints (see 'help b' for
                       shorthand.)
  bugreport         -- commands for creating domain-specific bug reports.
  command           -- commands for managing custom lldb commands.
  disassemble       -- disassemble specified instructions in the current
                       target.  defaults to the current function for the
                       current thread and stack frame.
  expression        -- evaluate an expression on the current thread.  displays
                       any returned value with lldb's default formatting.
  frame             -- commands for selecting and examing the current thread's
                       stack frames.
  gdb-remote        -- connect to a process via remote gdb server.  if no host
                       is specifed, localhost is assumed.
  gui               -- switch into the curses based gui mode.
  help              -- show a list of all debugger commands, or give details
                       about a specific command.
......

  我们要查看某一个命令改如何使用时,可以使用 help <command> 来获取对应命令的使用方法。

(lldb) help expression
     evaluate an expression on the current thread.  displays any returned value
     with lldb's default formatting.  expects 'raw' input (see 'help
     raw-input'.)

syntax: expression <cmd-options> -- <expr>

command options usage:
  expression [-aflortgp] [-f <format>] [-g <gdb-format>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-l <source-language>] [-x <boolean>] [-v[<description-verbosity>]] [-j <boolean>] [-d <none>] [-s <boolean>] [-d <count>] [-p <count>] [-y[<count>]] [-v <boolean>] [-z <count>] -- <expr>
  expression [-aflortgp] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-l <source-language>] [-x <boolean>] [-j <boolean>] [-d <none>] [-s <boolean>] [-d <count>] [-p <count>] [-y[<count>]] [-v <boolean>] [-z <count>] -- <expr>
  expression [-r] -- <expr>
  expression <expr>

       -a ( --show-all-children )
            ignore the upper bound on the number of children to show.

       -d <count> ( --depth <count> )
            set the max recurse depth when dumping aggregate types (default is
            infinity).

。。。。。。

examples:

    expr my_struct->a = my_array[3]
    expr -f bin -- (index * 8) + 5
    expr unsigned int $foo = 5
    expr char c[] = \"foo\"; c[0]
     
     important note: because this command takes 'raw' input, if you use any
     command options you must use ' -- ' between the end of the command options
     and the beginning of the raw input.

 2.2.2 expression命令

  expression命令的作用是执行一个表达式,并将表达式返回的结果输出。expression的完整语法是这样的 :

expression <cmd-options> -- <expr>

//<cmd-options>:命令选项,一般情况下使用默认的即可,不需要特别标明。
//--: 命令选项结束符,表示所有的命令选项已经设置完毕,如果没有命令选项,--可以省略
//<expr>: 要执行的表达式

  说expression是lldb里面最重要的命令都不为过。因为他能实现2个功能。

  1. 执行某个表达式。 我们在代码运行过程中,可以通过执行某个表达式来动态改变程序运行的轨迹。 假如我们在运行过程中,突然想把self.view颜色改成红色,看看效果。我们不必写下代码,重新run,只需暂停程序,用expression改变颜色,再刷新一下界面,就能看到效果

    // 改变颜色
     (lldb) expression -- self.view.backgroundcolor = [uicolor redcolor]
     // 刷新界面
     (lldb) expression -- (void)[catransaction flush]
  2. 将返回值输出。 也就是说我们可以通过expression来打印东西。 假如我们想打印self.view

    (lldb) expression self.view
    (uiview *) $0 = 0x00007f8ed7418480
    (lldb) expression -- self.view
    (uiview *) $1 = 0x00007f8ed7418480

 2.2.3 p & print & call & po 命令

  一般情况下,我们直接用expression还是用得比较少的,更多时候我们用的是p、print、call。这三个命令其实都是 expression -- 的别名(--表示不再接受命令选项,详情见前面原始(raw)命令这一节):

  • print: 打印某个东西,可以是变量和表达式

  • p: 可以看做是print的简写

  • po:oc里所有的对象都是用指针表示的,所以一般打印的时候,打印出来的是对象的指针,而不是对象本身。如果我们想打印对象。我们需要使用命令选项:-o。为了更方便的使用,lldb为expression -o –定义了一个别名:po。p打印的是当前对象的地址而po则会调用对象的description方法,做法和nslog是一致的
  • call: 调用某个方法

  表面上看起来他们可能有不一样的地方,实际都是执行某个表达式(变量也当做表达式),将执行的结果输出到控制台上。所以你可以用p调用某个方法,也可以用call打印东西 e.g: 下面代码效果相同:

(lldb) expression -- self.view
(uiview *) $5 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) p self.view
(uiview *) $6 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) print self.view
(uiview *) $7 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) call self.view
(uiview *) $8 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) e self.view
(uiview *) $9 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) expression -o -- self.view
<uiview: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = w+h; layer = <calayer: 0x7fb2a4018c80>>
(lldb) po self.view
<uiview: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = w+h; layer = <calayer: 0x7fb2a4018c80>>

2.2.4 thread backtrace命令

  有时候我们想要了解线程堆栈信息,可以使用thread backtrace thread backtrace作用是将线程的堆栈打印出来。我们来看看他的语法 :

thread backtrace [-c <count>] [-s <frame-index>] [-e <boolean>]

/*
   * thread backtrace后面跟的都是命令选项,实际上这些命令选项我们一般不需要使用。
    -c:设置打印堆栈的帧数(frame)
    -s:设置从哪个帧(frame)开始打印
    -e:是否显示额外的回溯
*/

e.g: 当发生crash的时候,我们可以使用thread backtrace查看堆栈调用。从下面的结果中,我们可以看到crash发生在-[viewcontroller viewdidload]中的第23行,只需检查这行代码是不是干了什么非法的事儿就可以了。

(lldb) thread backtrace
* thread #1: tid = 0xdd42, 0x000000010afb380b libobjc.a.dylib`objc_msgsend + 11, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = exc_bad_access (code=exc_i386_gpflt)
    frame #0: 0x000000010afb380b libobjc.a.dylib`objc_msgsend + 11
  * frame #1: 0x000000010aa9f75e tlldb`-[viewcontroller viewdidload](self=0x00007fa270e1f440, _cmd="viewdidload") + 174 at viewcontroller.m:23
    frame #2: 0x000000010ba67f98 uikit`-[uiviewcontroller loadviewifrequired] + 1198
    frame #3: 0x000000010ba682e7 uikit`-[uiviewcontroller view] + 27
    frame #4: 0x000000010b93eab0 uikit`-[uiwindow addrootviewcontrollerviewifpossible] + 61
    frame #5: 0x000000010b93f199 uikit`-[uiwindow _sethidden:forced:] + 282
    frame #6: 0x000000010b950c2e uikit`-[uiwindow makekeyandvisible] + 42

 此外,lldb还为backtrace专门定义了一个别名:bt,他的效果与thread backtrace相同,如果你不想写那么长一串字母,直接写下bt即可

2.2.5 thread return命令

  debug的时候,也许会因为各种原因,我们不想让代码执行某个方法,或者要直接返回一个想要的值。这时候就该thread return上场了。thread return可以接受一个表达式,调用命令之后直接从当前的frame返回表达式的值。

thread return [<expr>]

  e.g: 我们有一个somemethod方法,默认情况下是返回yes。我们想要让他返回no。我们只需在方法的开始位置加一个断点,当程序中断的时候,输入命令即可,效果相当于在断点位置直接调用return no;,不会执行断点后面的代码。

(lldb) thread return no

 2.2.6 thread其他不常用的命令

  thread 相关的还有其他一些不常用的命令,这里就简单介绍一下即可,如果需要了解更多,可以使用命令help thread查阅

  • thread jump: 直接让程序跳到某一行。由于arc下编译器实际插入了不少retain,release命令。跳过一些代码不执行很可能会造成对象内存混乱发生crash。

  • thread list: 列出所有的线程

  • thread select: 选择某个线程

  • thread until: 传入一个line的参数,让程序执行到这行的时候暂停

  • thread info: 输出当前线程的信息

2.2.7 c & n & s & finish命令

  一般在调试程序的时候,我们经常用到下面这4个按钮:

  用触摸板的孩子们可能会觉得点击这4个按钮比较费劲。其实lldb命令也可以完成上面的操作,而且如果不输入命令,直接按enter键,lldb会自动执行上次的命令。按一下enter就能达到我们想要的效果,有木有顿时感觉逼格满满的!!! 我们来看看对应这4个按钮的lldb命令:

  • c/ continue/ thread continue: 这三个命令效果都等同于上图中第一个按钮的。表示程序继续运行

  • n/ next/ thread step-over: 这三个命令效果等同于上图第二个按钮。表示单步运行

  • s/ step/ thread step-in: 这三个命令效果等同于上图第三个按钮。表示进入某个方法

  • finish/ step-out: 这两个命令效果等同于第四个按钮。表示直接走完当前方法,返回到上层frame

 2.2.8 frame命令

  前面我们提到过很多次frame(帧)。可能有的朋友对frame这个概念还不太了解。随便打个断点,我们在控制台上输入命令bt,可以打印出来所有的frame。如果仔细观察,这些frame和左边红框里的堆栈是一致的。平时我们看到的左边的堆栈就是frame。

  

  • frame variable:平时debug的时候我们经常做的事就是查看变量的值,通过frame variable命令,可以打印出当前frame的所有变量
    (lldb) frame variable
    (viewcontroller *) self = 0x00007fa158526e60
    (sel) _cmd = "text:"
    (bool) ret = yes
    (int) a = 3
  • frame variable 参数:如果我们要需要打印指定变量,也可以给frame variable传入参数。不过frame variable只接受变量作为参数,不接受表达式,也就是说我们无法使用frame variable self.string,因为self.string是调用string的getter方法。所以一般打印指定变量,我更喜欢用p或者po。
    (lldb) frame variable self->_string
    (nsstring *) self->_string = nil
  • frame info: 查看当前frame的信息
    (lldb) frame info
    frame #0: 0x0000000101bf87d5 tlldb`-[viewcontroller text:](self=0x00007fa158526e60, _cmd="text:", ret=yes) + 37 at viewcontroller.m:38
  • frame select: 选择某个frame,当我们选择frame 1的时候,他会把frame1的信息和代码打印出来。不过一般我都是直接在xcode左边点击某个frame,这样更方便
    (lldb) frame select 1
    frame #1: 0x0000000101bf872e tlldb`-[viewcontroller viewdidload](self=0x00007fa158526e60, _cmd="viewdidload") + 78 at viewcontroller.m:23
            
             - (void)viewdidload {
                 [super viewdidload];
                [self text:yes];
                nslog(@"1");
                nslog(@"2");
                nslog(@"3");

2.2.9 breakpoint命令

  • breakpoint set:设置断点,lldb提供了很多种设置断点的方式
    • 使用-n根据方法名设置断点
      //我们想给所有类中的viewwillappear:设置一个断点
      (lldb) breakpoint set -n viewwillappear:
          breakpoint 13: 33 locations.
    • 使用-f指定文件
      // 我们只需要给viewcontroller.m文件中的viewdidload设置断点
      (lldb) breakpoint set -f viewcontroller.m -n viewdidload
          breakpoint 22: where = tlldb`-[viewcontroller viewdidload] + 20 at viewcontroller.m:22, address = 0x000000010272a6f4
    • 使用-l指定文件某一行设置断点
      //我们想给viewcontroller.m第38行设置断点
      (lldb) breakpoint set -f viewcontroller.m -l 38
      breakpoint 23: where = tlldb`-[viewcontroller text:] + 37 at viewcontroller.m:38, address = 0x000000010272a7d5
    • 使用-c设置条件断点
      //text:方法接受一个ret的参数,我们想让ret == yes的时候程序中断
      (lldb) breakpoint set -n text: -c ret == yes
      breakpoint 7: where = tlldb`-[viewcontroller text:] + 30 at viewcontroller.m:37, address = 0x0000000105ef37ce
    • 使用-o设置单次断点
      //如果刚刚那个断点我们只想让他中断一次
      (lldb) breakpoint set -n text: -o
      'breakpoint 3': where = tlldb`-[viewcontroller text:] + 30 at viewcontroller.m:37, address = 0x000000010b6f97ce 
  • breakpoint command add:就是给断点添加命令的命令。多次对同一个断点添加命令,后面命令会将前面命令覆盖
     //假设我们需要在viewcontroller的viewdidload中查看self.view的值 我们首先给-[viewcontroller viewdidload]添加一个断点
    (lldb) breakpoint set -n "-[viewcontroller viewdidload]"
    'breakpoint 3': where = tlldb`-[viewcontroller viewdidload] + 20 at viewcontroller.m:23, address = 0x00000001055e6004
     
    /*
        可以看到添加成功之后,这个breakpoint的id为3,然后我们给他增加一个命令:po self.view
        -o完整写法是--one-liner,表示增加一条命令。3表示对id为3的breakpoint增加命令。 添加完命令之后,每次程序执行到这个断点就可以自动打印出self.view的值了
    */
    (lldb) breakpoint command add -o "po self.view" 3
     
    /*
        如果我们一下子想增加多条命令,比如我想在viewdidload中打印当前frame的所有变量,但是我们不想让他中断,也就是在打印完成之后,需要继续执行。我们可以这样玩
        输入breakpoint command add 3对断点3增加命令。他会让你输入增加哪些命令,输入’done’表示结束。这时候你就可以输入多条命令了
    */
    (lldb) breakpoint command add 3
    enter your debugger command(s).  type 'done' to end.
    > frame variable
    > continue
    > done
  • breakpoint command list:查看某个断点已有的命令
    //我们查看一下刚刚的断点3已有的命令
    (lldb) breakpoint command list 3
    'breakpoint 3':
        breakpoint commands:
          frame variable
          continue
  • breakpoint command delete:有增加就有删除,breakpoint command delete可以让我们删除某个断点的命令
  • breakpoint list:查看已经设置了哪些断点
  • breakpoint disable/enable:有的时候我们可能暂时不想要某个断点,可以使用breakpoint disable让某个断点暂时失效,使用breakpoint enable再次让他生效。
  • breakpoint delete:如果我们觉得这个断点以后再也用不上了,可以用breakpoint delete直接删除断点
    //删除断点4
    (lldb) breakpoint delete 4
    1 breakpoints deleted; 0 breakpoint locations disabled.
     
    //如果我们想删除所有断点,只需要不指定breakpoint delete参数即可
    (lldb) breakpoint delete
    about to delete all breakpoints, do you want to do that?: [y/n] y
    all breakpoints removed. (1 breakpoint)
     
    //删除的时候他会提示你,是不是真的想删除所有断点,需要你再次输入y确认。如果想直接删除,不需要他的提示,使用-f命令选项即可
    (lldb) breakpoint delete -f
    all breakpoints removed. (1 breakpoint)

  实际平时我们真正使用breakpoint命令反而比较少,因为xcode已经内置了断点工具。我们可以直接在代码上打断点,可以在断点工具栏里面查看编辑断点,这比使用lldb命令方便很多。不过了解lldb相关命令可以让我们对断点理解更深刻。 如果你想了解怎么使用xcode设置断点,可以阅读这篇文章《xcode中断点的威力》

2.2.10 watchpoint命令

  breakpoint有一个孪生兄弟watchpoint。如果说breakpoint是对方法生效的断点,watchpoint就是对地址生效的断点。如果我们想要知道某个属性什么时候被篡改了,我们该怎么办呢?有人可能会说对setter方法打个断点不就行了么?但是如果更改的时候没调用setter方法呢? 这时候最好的办法就是用watchpoint。我们可以用他观察这个属性的地址。如果地址里面的东西改变了,就让程序中断

  • watchpoint set:用于添加一个watchpoint。只要这个地址中的内容变化了,程序就会中断。
  • watchpoint set variable:一般情况下,要观察变量或者属性,使用watchpoint set variable命令即可。watchpoint set variable传入的是变量名。需要注意的是,这里不接受方法,所以不能使用watchpoint set variable self.string,因为self.string调用的是string的getter方法
    (lldb) watchpoint set variable self->_string
    watchpoint created: watchpoint 1: addr = 0x7fcf3959c418 size = 8 state = enabled type = w
        watchpoint spec = 'self->_string'
        new value: 0x0000000000000000
  • watchpoint set expression:如果我们想直接观察某个地址,可以使用watchpoint set expression

    //我们先拿到_model的地址,然后对地址设置一个watchpoint
    (lldb) p &_model
    (modek **) $3 = 0x00007fe0dbf23280
    (lldb) watchpoint set expression 0x00007fe0dbf23280
    watchpoint created: watchpoint 1: addr = 0x7fe0dbf23280 size = 8 state = enabled type = w
        new value: 0
  • watchpoint command add:和breakpoint一样给watchpoint添加命令

    //设置一个watchpoint
    (lldb) watchpoint set variable _string
    watchpoint created: watchpoint 1: addr = 0x7fe4e1444760 size = 8 state = enabled type = w
        watchpoint spec = '_string'
        new value: 0x0000000000000000
     
    //可以看到这个watchpoint的id是1。我们可以用watchpoint command add -o添加单条命令
    watchpoint command add -o 'bt' 1
    
    //我们也可以一次添加多条命令
    (lldb) watchpoint command add 1
    enter your debugger command(s).  type 'done' to end.
    > bt
    > continue
    > done
  • watchpoint command list:列出某个watchpoint所有的command

  • watchpoint command delete:删除某个watchpoint所有的command

  • watchpoint list:查看当前所有watchpoint

  • watchpoint disable/enable:使某个watchpoint失效/生效

  • watchpoint delete:删除watchpoint,删除单个或多个,用法同breakpoint delete 

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