GNU デバッガ

GNU デバッガ
開発者	GNU プロジェクト
初回リリース	1986年; 38年前
安定版リリース	15.1 / 2024年7月7日
リポジトリ	Sourceware.org/git/binutils-gdb.git ;
書かれた	C、C++、Python
オペレーティング·システム	Unix系、Windows
タイプ	デバッガ
ライセンス	GPLv3
Webサイト	このサイトは、

GNUデバッガ( GDB ) は、多くのUnix 系システムで実行され、Ada、アセンブリ、C、C++、D、Fortran、Haskell、Go、Objective-C、OpenCL C、Modula-2 、Pascal、Rust、[ ^{2]および部分的に他の言語を含む多くの}プログラミング言語で動作するポータブルデバッガです。^[3]

歴史

GDB は、 GNU Emacsが「かなり安定」した後、リチャード・ストールマンが1986 年にGNUシステムの一部として最初に作成しました。 ^{[4] GDB は、}GNU 一般公衆利用許諾書(GPL)に基づいてリリースされたフリーソフトウェアです。これは、 Berkeley Unixディストリビューションに付属していたDBXデバッガーをモデルにしています。^[4]

1990年から1993年まではジョン・ギルモアによって保守されていた。^[5]現在はフリーソフトウェア財団によって任命されたGDB運営委員会によって保守されている。^[6]

技術的な詳細

特徴

GDB は、コンピュータプログラムの実行をトレースおよび変更するための広範な機能を提供します。ユーザーは、プログラムの内部変数の値を監視および変更したり、プログラムの通常の動作とは独立して関数を呼び出すこともできます。

GDB のターゲットプロセッサ (2003 年現在) には、Alpha、ARM、AVR、H8/300、 Altera Nios / Nios II、System/370、System 390、X86およびその 64 ビット拡張X86-64、IA-64 "Itanium" 、Motorola 68000、MIPS、PA-RISC、PowerPC、SuperH、SPARC、およびVAX が含まれます。標準リリースでサポートされているあまり知られていないターゲットプロセッサには、A29K、ARC、ETRAX CRIS、 D10V、 D30V、 FR-30、FR-V、Intel i960、68HC11、Motorola 88000、MCORE、 MN10200、MN10300、NS32K、 Stormy16、Z8000などがあります。(新しいリリースでは、これらの一部はサポートされない可能性があります。) GDB には、M32RやV850などのさらにあまり知られていないターゲットプロセッサ用のシミュレータがコンパイルされています。^[7]

GDB は現在も活発に開発が進められています。バージョン 7.0 では新機能としてPythonスクリプトのサポート^[8]が、バージョン 7.8 ではGNU Guileスクリプトのサポートも追加されました^[9] 。バージョン 7.0 以降では、「可逆デバッグ」のサポートが利用可能になりました。これは、クラッシュしたプログラムを巻き戻して何が起こったかを確認するのと同じように、デバッグセッションを前に戻すことができるものです^{[10] 。}

リモートデバッグ

GDB は、組み込みシステムのデバッグ時によく使用される「リモート」モードを提供します。リモート操作とは、GDB が 1 台のマシンで実行され、デバッグ対象のプログラムが別のマシンで実行されることです。GDB は、シリアルデバイスまたは TCP/IP を介して、GDB プロトコルを理解するリモート「スタブ」と通信できます。 ^[11]スタブプログラムは、GDB に付属する適切なスタブファイルにリンクすることで作成できます。このスタブファイルは、通信プロトコルのターゲット側を実装します。^[12]また、gdbserver を使用すると、プログラムを変更することなくリモートでデバッグできます。

KGDBでは、gdb を使用して実行中のLinux カーネルをソースレベルでデバッグするために同じモードも使用されます。KGDB を使用すると、カーネル開発者はアプリケーションプログラムをデバッグするのとほぼ同じ方法でカーネルをデバッグできます。カーネルコードにブレークポイントを配置し、コードをステップ実行し、変数を観察できます。ハードウェアデバッグレジスタが使用可能なアーキテクチャでは、指定されたメモリアドレスが実行またはアクセスされたときにブレークポイントをトリガーするウォッチポイントを設定できます。KGDB では、シリアルケーブルまたは Ethernet を使用してデバッグ対象のマシンに接続された追加のマシンが必要です。FreeBSDでは、FireWireダイレクトメモリアクセス(DMA)を使用してデバッグすることもできます。^[13]

グラフィカルユーザーインターフェース

デバッガには独自のグラフィカルユーザーインターフェイスがなく、デフォルトではコマンドラインインターフェイスになりますが、テキストユーザーインターフェイスは含まれています。UltraGDB、Xxgdb、データディスプレイデバッガ（DDD）、Nemiver、KDbg、Xcodeデバッガ、GDBtk/Insight、Gede [1]、Seer [2]、HP Wildebeest Debugger GUI（WDB GUI）など、いくつかのフロントエンドがデバッガ用に構築されています。Codelite 、Code :: Blocks、Dev-C++、Geany、GNAT Programming Studio（GPS）、KDevelop、Qt Creator、Lazarus、MonoDevelop、Eclipse、NetBeans、Visual StudioなどのIDEは、GDBとインターフェイスできます。GNU Emacsには「GUDモード」があり、Vim用のツールも存在します（例：clewn）。これらは、IDEにあるデバッガに似た機能を提供します。

メモリリーク検出器など、他のデバッグツールも GDB と連携するように設計されています。

内部

GDB は、 ptrace (名前は「プロセストレース」の略) というシステムコールを使用して、別のプロセスの実行を監視および制御し、プロセスのメモリとレジスタを検査および変更します。

ブレークポイントは、特定のメモリアドレスの命令を別の特別な命令に置き換えることによって実装されます。ブレークポイント命令を実行すると、SIGTRAP が発生します。

コマンドの例

セッションの例

Cで書かれた次のソースコードを考えてみましょう。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> 
 
 

size_t foo_len ( const char * s ) {戻り値strlen ( s ); }     

     


int main ( int argc 、char * argv [] ) { const char * a = NULL ;      

      

  printf ( "aのサイズ = %lu \n " , foo_len ( a ) );   

  終了( 0 ); }

Linux上のGCCコンパイラを使用する場合、生成されたバイナリに適切なデバッグ情報を含め、GDB を使用して検査できるようにするために、上記のコードをフラグを使用してコンパイルする必要があります。上記のコードを含むファイルの名前がであると仮定すると、コンパイルのコマンドは次のようになります。 -gexample.c

$ gcc  example.c  -Og  -g  -o 例

これでバイナリを実行できるようになりました。

$ ./example
セグメンテーション違反

サンプルコードを実行するとセグメンテーション違反が発生するため、GDB を使用して問題を検査できます。

$ gdb  ./example
 GNU gdb (GDB) Fedora (7.3.50.20110722-13.fc16) 
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
ライセンス GPLv3+: GNU GPL バージョン 3 以降 <https://gnu.org/licenses/gpl.html>
これはフリー ソフトウェアです。自由に変更および再配布できます。
法律で認められている範囲で、保証はありません。
詳細については、「show copying」および「show warranty」と入力してください。
この GDB は「x86_64-redhat-linux-gnu」として構成されています。
バグ報告の手順については、次を参照してください: 
<https://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>... /path/example
からシンボルを読み込んでいます...完了しました。
(gdb)  run
開始プログラム: /path/example

プログラムはシグナル SIGSEGV を受信しました。セグメンテーション エラーです。0x0000000000400527 
in foo_len (s=0x0) at example.c:7 
7 return strlen (s); 
(gdb)  print s 
$ 1 = 0x0

問題は 7 行目にあり、関数を呼び出すときに発生しますstrlen(引数がsであるためNULL)。strlen の実装 (インラインかどうか) に応じて、出力は異なる場合があります。例:

GNU gdb (GDB) 7.3.1 
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
ライセンス GPLv3+: GNU GPL バージョン 3 以降 <https://gnu.org/licenses/gpl.html>
これはフリー ソフトウェアです。自由に変更および再配布できます。
法律で認められている範囲で、無保証です。
詳細については、「show copying」および「show warranty」と入力してください。
この GDB は「i686-pc-linux-gnu」として構成されています。
バグ報告の手順については、次を参照してください: 
<https://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>... 
/tmp/gdb/example からシンボルを読み込んでいます...完了しました。
(gdb)  run
開始プログラム: /tmp/gdb/example

プログラムはシグナル SIGSEGV、セグメンテーション エラーを受信しました。0xb7ee94f3 
in strlen () from /lib/i686/cmov/libc.so.6 
(gdb)  bt 
# 0   0xb7ee94f3 in strlen () from /lib/i686/cmov/libc.so.6
 # 1 0x08048435 in foo_len ( s = 0x0 ) at example.c:7
 # 2 0x0804845a in main ( argc = <optimized out>, argv = <optimized out> ) at example.c:14

この問題を修正するには、変数a(関数内main) に有効な文字列が含まれている必要があります。修正されたバージョンのコードは次のとおりです。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> 
 
 

size_t foo_len ( const char * s ) {戻り値strlen ( s ); }     

   


int main ( int argc , char * argv [] ) { const char * a = "これはテスト文字列です" ;      

      

  printf ( "aのサイズ = %lu \n " , foo_len ( a ) );   

  終了( 0 ); }

GDB 内で実行ファイルを再コンパイルして再度実行すると、正しい結果が得られます。

$ gdb  ./example
 GNU gdb (GDB) Fedora (7.3.50.20110722-13.fc16) 
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
ライセンス GPLv3+: GNU GPL バージョン 3 以降 <https://gnu.org/licenses/gpl.html>
これはフリー ソフトウェアです。変更および再配布は自由です。
法律で認められている範囲で、無保証です。
詳細については、「show copying」および「show warranty」と入力してください。
この GDB は「x86_64-redhat-linux-gnu」として構成されています。
バグ報告の手順については、次を参照してください: 
<https://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>... /path/example
からシンボルを読み込んでいます...完了しました。
(gdb)  run
開始プログラム: /path/example 
a のサイズ = 21 
[Inferior 1 (プロセス 14290) が正常に終了しました]

GDB は出力をprintf画面に表示し、プログラムが正常に終了したことをユーザーに通知します。

参照

参考文献

^ Joël Brobecker (2024年7月7日). 「GDB 15.1 がリリースされました!」2024年7月9日閲覧。
^ 「GDB ドキュメント - サポートされている言語」。2017 年 12 月 28 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年 11 月 28 日閲覧。
^ 「GDB ドキュメント - 概要」。2012 年 7 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011 年 11 月 28 日閲覧。
^ ab "スウェーデン王立工科大学でのリチャード・ストールマン講演 (1986-10-30)" 。2006-09-21取得。その後、GNU Emacs がかなり安定した後 (全部で約 1 年半かかりました)、システムの他の部分に再び取り組み始めました。C コード用のシンボリックデバッガーである GDB というデバッガーを開発し、最近配布を開始しました。このデバッガーは、Berkeley Unix に付属するデバッガーである DBX の精神にかなり沿っています。
^ “ジョン・ギルモア（活動家）”. hyperleap.com . 2021年2月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月13日閲覧。
^ 「GDB運営委員会」。 2008年5月11日閲覧。
^ 「GDB ドキュメント - 概要 - 貢献者」。2011 年 9 月 29 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011 年 12 月 1 日に取得。
^ 「GDB 7.0 リリースノート」。2011年 11 月 28 日閲覧。
^ Joel Brobecker (2014-07-29). 「GDB 7.8 がリリースされました!」。2014-07-30閲覧。
^ 「GDB によるリバースデバッグ」。2014年 1 月 20 日閲覧。
^ 「Howto: GDB リモートシリアルプロトコル: RSP サーバーの作成」(PDF)。
^ 「リモートスタブの実装」。
^ 「Dcons を使用したカーネルのデバッグ」。

外部リンク

公式サイト
UltraGDB: Windows および Linux 上で GDB を使用した Visual C/C++ デバッグ 2017-12-12 にWayback Machineでアーカイブされました
KGDB: Linux カーネルソースレベルデバッガー
韓国語版「MyGDB: GDB Frontend」のウェブサイト
GDB でデバッグするための Visual Studio プラグイン
GDB フロントエンドの比較、2013
Eclipse を GDB デバッガーのフロントエンドとして使用する

ドキュメント

Richard M. Stallman、Roland Pesch、Stan Shebs 他著、Debugging with GDB ( Free Software Foundation、2011) ISBN 978-0-9831592-3-0
GDB 内部

チュートリアル

RMS の gdb チュートリアル (Ryan Michael Schmidt、Richard Matthew Stallmanではありません)
GDB チュートリアル

[wikidata-f48e4f414b0252fc12e9a0a05ec4bf313f824a49-v18-1] Joël Brobecker (2024年7月7日). 「GDB 15.1 がリリースされました!」2024年7月9日閲覧。

[2] 「GDB ドキュメント - サポートされている言語」。2017 年 12 月 28 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年 11 月 28 日閲覧。

[3] 「GDB ドキュメント - 概要」。2012 年 7 月 1 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011 年 11 月 28 日閲覧。

[stallman-quote-1986-4] "スウェーデン王立工科大学でのリチャード・ストールマン講演 (1986-10-30)" 。2006-09-21取得。その後、GNU Emacs がかなり安定した後 (全部で約 1 年半かかりました)、システムの他の部分に再び取り組み始めました。C コード用のシンボリックデバッガーである GDB というデバッガーを開発し、最近配布を開始しました。このデバッガーは、Berkeley Unix に付属するデバッガーである DBX の精神にかなり沿っています。

[5] “ジョン・ギルモア（活動家）”. hyperleap.com . 2021年2月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年10月13日閲覧。

[6] 「GDB運営委員会」。 2008年5月11日閲覧。

[7] 「GDB ドキュメント - 概要 - 貢献者」。2011 年 9 月 29 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011 年 12 月 1 日に取得。

[8] 「GDB 7.0 リリースノート」。2011年 11 月 28 日閲覧。

[9] Joel Brobecker (2014-07-29). 「GDB 7.8 がリリースされました!」。2014-07-30閲覧。

[10] 「GDB によるリバースデバッグ」。2014年 1 月 20 日閲覧。

[11] 「Howto: GDB リモートシリアルプロトコル: RSP サーバーの作成」(PDF)。

[12] 「リモートスタブの実装」。

[13] 「Dcons を使用したカーネルのデバッグ」。

歴史

技術的な詳細

特徴

リモートデバッグ

グラフィカルユーザーインターフェース

内部

コマンドの例

セッションの例

参照

参考文献

外部リンク

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