conteúdo das partes 3 e 4
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111
mods/03/README.org
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111
mods/03/README.org
Normal file
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@ -0,0 +1,111 @@
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#+title: Curso prático de introdução ao GDB
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#+author: Blau Araujo
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#+email: blau@debxp.org
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* 3. Formato ELF
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** Binários ELF, símbolos e códigos-fonte
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Todo arquivo executável pelo sistema é construído em um binário segundo um
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formato padrão. No GNU/Linux, esse formato é o *ELF* (/Executable and Linkable Format/),
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que inclui no binário:
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- O código de máquina do programa;
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- Dados de variáveis globais e estáticas;
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- Dados constantes;
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- Tabelas de símbolos;
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- Informações de depuração (se incluídas).
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Os primeiros bytes de um arquivo ELF contém um cabeçalho com diversas
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informações sobre o binário, o que nós podemos listar com o utilitário
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=readelf=:
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#+begin_example
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:~$ readelf -h demo
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Cabeçalho ELF:
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Magia: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
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Classe: ELF64
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Dados: complemento 2, little endian
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Versão: 1 (actual)
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OS/ABI: UNIX - System V
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Versão ABI: 0
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Tipo: DYN (Position-Independent Executable file)
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Máquina: Advanced Micro Devices X86-64
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Versão: 0x1
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Endereço do ponto de entrada: 0x1050
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Início dos cabeçalhos do programa: 64 (bytes no ficheiro)
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Start of section headers: 14944 (bytes no ficheiro)
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Bandeiras: 0x0
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Tamanho deste cabeçalho: 64 (bytes)
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Tamanho dos cabeçalhos do programa:56 (bytes)
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Nº de cabeçalhos do programa: 14
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Tamanho dos cabeçalhos de secção: 64 (bytes)
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Nº dos cabeçalhos de secção: 37
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Índice de tabela de cadeias da secção: 36
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#+end_example
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*** Símbolos e o código-fonte
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Símbolos são nomes associados a elementos do programa, como funções e
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variáveis. Quando os símbolos de depuração são incluídos no binário
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(compilando com =-g=, por exemplo), o GDB é capaz de:
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- Exibir nomes legíveis, em vez de endereços de memória;
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- Acompanhar o fluxo do programa com o código-fonte;
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- Receber definições de /breakpoints/ por nomes de funções;
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||||
- Fazer a associação de códigos binários com as linhas do código-fonte;
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||||
- Acessar nomes de variáveis, tipos, estruturas, etc.
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Nós podemos verificar se o programa foi compilado com os símbolos de
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depuração com o utilitário =file=...
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Sem a opção =-g=:
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#+begin_example
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:~$ gcc -o demo demo.c
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:~$ file demo
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demo: ELF 64-bit LSB pie executable [...] not stripped
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#+end_example
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Com a opção =-g=:
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#+begin_example
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:~$ gcc -g -o demo demo.c
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:~$ file demo
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demo: ELF 64-bit LSB pie executable [...] with debug_info, not stripped
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#+end_example
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||||
Repare que, desta vez, nós temos a informação =with debug_info= no final
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da linha.
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Nós também podemos verificar se há símbolos de depuração a partir das
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informações no formato ELF:
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#+begin_example
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:~$ readelf -S demo | grep debug
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[28] .debug_aranges PROGBITS 0000000000000000 00003037
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[29] .debug_info PROGBITS 0000000000000000 00003067
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||||
[30] .debug_abbrev PROGBITS 0000000000000000 00003180
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||||
[31] .debug_line PROGBITS 0000000000000000 0000324a
|
||||
[32] .debug_str PROGBITS 0000000000000000 000032ba
|
||||
[33] .debug_line_str PROGBITS 0000000000000000 00003367
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||||
#+end_example
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||||
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||||
Mas o próprio GDB informa se há símbolos de depuração ao iniciar...
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Sem a opção =-g=:
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#+begin_example
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:~$ gcc -o demo demo.c
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:~$ gdb demo
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Reading symbols from demo...
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(No debugging symbols found in demo)
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#+end_example
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||||
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||||
Com a opção =-g=:
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||||
#+begin_example
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||||
:~$ gcc -g -o demo demo.c
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||||
:~$ gdb demo
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||||
Reading symbols from demo...
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||||
#+end_example
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290
mods/04/README.org
Normal file
290
mods/04/README.org
Normal file
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@ -0,0 +1,290 @@
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#+title: Curso prático de introdução ao GDB
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||||
#+author: Blau Araujo
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||||
#+email: blau@debxp.org
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* 4. Aplicações em baixo e alto nível
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** O GDB e a programação em baixo nível
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O GDB permite observar e controlar a execução de programas no nível mais próximo
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da máquina, o que inclui:
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- Acompanhamento de registradores da CPU;
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- Inspeção de endereços de memória brutos;
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- Execução instrução por instrução em assembly (=stepi=, =nexti=);
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||||
- Observação do /stack frame/ e chamadas (=backtrace=, =info frame=);
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||||
- Controle direto de /flags/, pilha, heap e segmentos do processo.
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||||
Isso o torna útil para:
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||||
- Diagnóstico de /segmentation faults/;
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||||
- Estudo de chamadas de sistema;
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||||
- Reversão e engenharia de baixo nível;
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||||
- Entendimento de como o compilador transforma código em instruções.
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||||
*** Exemplo com um programa em assembly
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Código-fonte (=soma.asm=):
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#+begin_src asm
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section .data
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a dq 10
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b dq 20
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||||
resultado dq 0
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||||
section .text
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||||
global _start
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||||
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||||
_start:
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||||
mov rax, [a]
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||||
add rax, [b]
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||||
mov [resultado], rax
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||||
|
||||
mov rax, 60 ; syscall: exit
|
||||
xor rdi, rdi ; status 0
|
||||
syscall
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||||
#+end_src
|
||||
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||||
Montagem e link-edição:
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||||
#+begin_example
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||||
nasm -f elf64 -g soma.asm -o soma.o
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||||
ld soma.o -o soma
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#+end_example
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||||
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||||
Abertura com o GDB:
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#+begin_example
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||||
gdb ./soma
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||||
Reading symbols from ./soma...
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||||
#+end_example
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||||
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||||
Definindo =_start= como ponto de parada:
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||||
#+begin_example
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||||
(gdb) b _start
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||||
Breakpoint 1 at 0x401000: file soma.asm, line 10.
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||||
#+end_example
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||||
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||||
Listando o fonte:
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||||
#+begin_example
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||||
(gdb) l
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||||
1 section .data
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||||
2 a dq 10
|
||||
3 b dq 20
|
||||
4 resultado dq 0
|
||||
5
|
||||
6 section .text
|
||||
7 global _start
|
||||
8
|
||||
9 _start:
|
||||
10 mov rax, [a]
|
||||
(gdb)
|
||||
11 add rax, [b]
|
||||
12 mov [resultado], rax
|
||||
13
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||||
14 mov rax, 60 ; syscall: exit
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||||
15 xor rdi, rdi ; status 0
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||||
16 syscall
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#+end_example
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||||
|
||||
Executando:
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||||
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#+begin_example
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||||
(gdb) r
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||||
Starting program: /home/blau/git/gdb-pratico/mods/03/asm/soma
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||||
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||||
Breakpoint 1, _start () at soma.asm:10
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||||
10 mov rax, [a]
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||||
#+end_example
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||||
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||||
Observando os dados rotulados como =a=, =b= e =resultado= (assembly não tem variáveis):
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||||
#+begin_example
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||||
(gdb) x/1gx &a
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||||
0x402000 <a>: 0x000000000000000a
|
||||
(gdb) x/1gx &b
|
||||
0x402008 <b>: 0x0000000000000014
|
||||
(gdb) x/1gx &resultado
|
||||
0x402010 <resultado>: 0x0000000000000000
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
#+begin_quote
|
||||
O comando =x= exibe um conteúdo na memória e, com as opções =/1gx=, eu estou
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||||
pedindo para mostrar uma /giant word/ (=1g=), que é uma palavra de 8bytes, em
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||||
base hexadecimal (=x=).
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||||
#+end_quote
|
||||
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||||
Executando as três instruções seguintes:
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||||
#+begin_example
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||||
(gdb) n
|
||||
11 add rax, [b]
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||||
(gdb)
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||||
12 mov [resultado], rax
|
||||
(gdb)
|
||||
14 mov rax, 60 ; syscall: exit
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Observando o novo valor em =resultado=:
|
||||
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||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) x/1gx &resultado
|
||||
0x402010 <resultado>: 0x000000000000001e
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||||
#+end_example
|
||||
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||||
Exibindo o estado atual de todos os registradores da CPU:
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||||
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||||
#+begin_example
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||||
(gdb) i registers
|
||||
rax 0x1e 30
|
||||
rbx 0x0 0
|
||||
rcx 0x0 0
|
||||
rdx 0x0 0
|
||||
rsi 0x0 0
|
||||
rdi 0x0 0
|
||||
rbp 0x0 0x0
|
||||
rsp 0x7fffffffe020 0x7fffffffe020
|
||||
r8 0x0 0
|
||||
r9 0x0 0
|
||||
r10 0x0 0
|
||||
r11 0x0 0
|
||||
r12 0x0 0
|
||||
r13 0x0 0
|
||||
r14 0x0 0
|
||||
r15 0x0 0
|
||||
rip 0x401018 0x401018 <_start+24>
|
||||
eflags 0x206 [ PF IF ]
|
||||
cs 0x33 51
|
||||
ss 0x2b 43
|
||||
ds 0x0 0
|
||||
es 0x0 0
|
||||
fs 0x0 0
|
||||
gs 0x0 0
|
||||
fs_base 0x0 0
|
||||
gs_base 0x0 0
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Continuando a execução até o término:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) c
|
||||
Continuing.
|
||||
[Inferior 1 (process 222188) exited normally]
|
||||
#+end_example
|
||||
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||||
*** Notações de tamanhos de palavra
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||||
| Tamanho | Arquitetura x86-64 | NASM / Assembly | GDB (comando =x=) |
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|---------+--------------------+-----------------+-----------------|
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||||
| 1 byte | byte | =byte= | =b= |
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||||
| 2 bytes | word | =word= | =h= (/halfword/) |
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||||
| 4 bytes | doubleword | =dword= | =w= (/word/) |
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||||
| 8 bytes | quadword | =qword= | =g= (/giant word/) |
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** O GDB e a programação em C/C++
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O GDB tem suporte avançado para C e C++, oferecendo:
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||||
- Identificação de tipos, nomes, escopos e estruturas;
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||||
- Acesso a variáveis locais, globais e parâmetros;
|
||||
- Depuração de ponteiros e aritmética de ponteiros;
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||||
- Interação com /structs/, =typedef=, =enum=, =union=, etc.;
|
||||
- Acompanhamento de chamadas recursivas e /stack frames/;
|
||||
- Em C++: suporte a classes, herança, /namespaces/ e /templates/.
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||||
*** Exemplo com um programa em C
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||||
Código-fonte (=soma.c=):
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||||
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||||
#+begin_src c
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
|
||||
int soma(int a, int b) {
|
||||
int resultado = a + b;
|
||||
return resultado;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main() {
|
||||
int x = 10, y = 20;
|
||||
int z = soma(x, y);
|
||||
printf("Resultado: %d\n", z);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
#+end_src
|
||||
|
||||
Compilação:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
gcc -g -o soma soma.c
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Abrindo com o GDB e definindo o ponto de parada na função =soma=:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
:~$ gdb ./soma
|
||||
Reading symbols from ./soma...
|
||||
(gdb) b soma
|
||||
Breakpoint 1 at 0x1143: file soma.c, line 4.
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Iniciando a execução do programa:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) r
|
||||
Starting program: /home/blau/git/gdb-pratico/mods/03/c/soma
|
||||
[Thread debugging using libthread_db enabled]
|
||||
Using host libthread_db library "/lib/x86_64-linux-gnu/libthread_db.so.1".
|
||||
|
||||
Breakpoint 1, soma (a=10, b=20) at soma.c:4
|
||||
4 int resultado = a + b;
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Exibindo chamadas de funções na pilha:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) backtrace
|
||||
#0 soma (a=10, b=20) at soma.c:4
|
||||
#1 0x0000555555555178 in main () at somac.c:10
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Executando passo a passo até a chamada da função =printf=:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) n
|
||||
5 return resultado;
|
||||
(gdb) n
|
||||
6 }
|
||||
(gdb) n
|
||||
main () at soma.c:11
|
||||
11 printf("Resultado: %d\n", z);
|
||||
(gdb) backtrace
|
||||
#0 main () at soma.c:11
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Entrando na função =printf= (=glibc=):
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) s
|
||||
__printf (format=0x555555556004 "Resultado: %d\n") at ./stdio-common/printf.c:28
|
||||
warning: 28 ./stdio-common/printf.c: Arquivo ou diretório inexistente
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Observando as chamadas de funções na pilha:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) backtrace
|
||||
#0 __printf (format=0x555555556004 "Resultado: %d\n") at ./stdio-common/printf.c:28
|
||||
#1 0x0000555555555194 in main () at somac.c:11
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
Continuando a execução até o término:
|
||||
|
||||
#+begin_example
|
||||
(gdb) c
|
||||
Continuing.
|
||||
Resultado: 30
|
||||
[Inferior 1 (process 223980) exited normally]
|
||||
#+end_example
|
||||
|
||||
3
mods/04/asm/.gdb_history
Normal file
3
mods/04/asm/.gdb_history
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,3 @@
|
|||
b _start
|
||||
r
|
||||
k
|
||||
16
mods/04/asm/soma.asm
Normal file
16
mods/04/asm/soma.asm
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,16 @@
|
|||
section .data
|
||||
a dq 10
|
||||
b dq 20
|
||||
resultado dq 0
|
||||
|
||||
section .text
|
||||
global _start
|
||||
|
||||
_start:
|
||||
mov rax, [a]
|
||||
add rax, [b]
|
||||
mov [resultado], rax
|
||||
|
||||
mov rax, 60 ; syscall: exit
|
||||
xor rdi, rdi ; status 0
|
||||
syscall
|
||||
2
mods/04/c/.gdb_history
Normal file
2
mods/04/c/.gdb_history
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,2 @@
|
|||
b soma
|
||||
r
|
||||
13
mods/04/c/soma.c
Normal file
13
mods/04/c/soma.c
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,13 @@
|
|||
#include <stdio.h>
|
||||
|
||||
int soma(int a, int b) {
|
||||
int resultado = a + b;
|
||||
return resultado;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main() {
|
||||
int x = 10, y = 20;
|
||||
int z = soma(x, y);
|
||||
printf("Resultado: %d\n", z);
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
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