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asm02
GDB
GDB 全称是 GNU Debugger ，是 GNU 软件系统的一部分。它是一个功能强大的 程序调试工具 。
简单来说，GDB 就像一个程序的“手术刀”和“X光机”，它允许你深入到程序内部，观察其运行时的每一个细节。你可以让程序在任何你指定的地方暂停，然后检查当时的状态（比如变量的值、内存的内容、函数的调用关系等），也可以一步一步地执行代码，看程序究竟是如何运行的。
GDB 能做什么？（主要功能）
- 控制程序的运行
- 可以让程序从指定位置开始运行，或者在任何你希望的地方暂停。
- 可以逐行执行代码，精确跟踪执行流程。
- 设置断点
- 这是最核心的功能。你可以在特定的 行号 、函数名甚至满足某个条件时设置断点。程序运行到断点处就会自动暂停，让你进行观察。
- 检查程序状态
- 当程序暂停时，你可以查看 变量的值 、 寄存器的内容 、内存数据等。
- 可以查看程序正在执行哪一段代码。
- 动态改变程序
- 你可以在调试过程中 修改变量的值 ，或者强制调用某个函数。这可以用于测试不同输入对程序行为的影响，而无需重新编译。
- 分析程序崩溃
- 当程序发生段错误（Segmentation Fault） 等严重错误而崩溃时，GDB 可以连接到程序产生的核心转储（Core Dump） 文件，告诉你程序在崩溃时正在执行什么代码，调用栈是什么，从而快速定位问题根源。
- 多线程/多进程调试
- 支持调试多线程程序和多个进程，可以查看所有线程的状态，并在特定线程中设置断点。
gdb 基础命令
- 基本运行和断点命令
| 命令 | 简写 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
run | r | 开始运行程序 ，可以带参数 | (gdb) run arg1 arg2 |
start | 开始运行程序，并在 main 函数开头暂停 | (gdb) start | |
break | b | 设置断点 | (gdb) b main (在函数处)(gdb) b 10 (在行号处)(gdb) b file.c:15 (在指定文件行号) |
info breakpoints | i b | 查看所有已设置的断点信息 | (gdb) i b |
delete | d | 删除断点 （接断点编号） | (gdb) d 1 (删除 1 号断点)(gdb) d (删除所有断点) |
disablevar | dis | 禁用断点（接断点编号） | (gdb) dis 1 |
enable | en | 启用断点（接断点编号） | (gdb) en 1 |
continue | c | 从当前断点继续运行到下一个断点 | (gdb) c |
step | s | 单步执行 ，会进入函数内部 | (gdb) s |
next | n | 单步执行 ， 不会进入函数 ，将其视为一个整体 | (gdb) n |
finish | fin | 执行完当前函数，并返回到调用它的地方 | (gdb) fin |
until | u | 运行直到退出当前循环或到达指定行 | (gdb) u 20 (运行到第20行) |
kill | k | 终止正在调试的程序，但不退出 GDB | (gdb) k |
quit | q | 退出 GDB | (gdb) q |
- 查看代码与信息
| 命令 | 简写 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
list | l | 列出源代码 | (gdb) l (当前行附近)(gdb) l 10 (第10行附近)(gdb) l main (main函数附近) |
backtrace | bt | 显示函数调用栈 （非常有用！） | (gdb) bt |
frame | f | 选择栈帧（接栈帧编号） | (gdb) f 0 (切换到 0 号栈帧) |
info registers | i r | 查看寄存器的值 | (gdb) i r |
info args | i a | 查看当前函数的参数 | (gdb) i a |
info locals | i lo | 查看当前函数的局部变量 | (gdb) i lo |
info variables | i va | 查看所有全局/静态变量 | (gdb) i va |
layout | 文本用户界面模式 | (gdb) layout src （源代码视图 -g） |
或者 使用gdb -tui 也可以直接进入用户界面
- 查看与修改变量
| 命令 | 简写 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|---|
print | p | 打印变量或表达式的值 | (gdb) p variable``(gdb) p *ptr``(gdb) p array[5]@10 (打印数组10个元素) |
display | disp | 每次程序暂停时，自动打印指定表达式的值 | (gdb) display variable |
info display | i disp | 查看所有自动显示项 | (gdb) i disp |
undisplay | 取消自动显示（接显示编号） | (gdb) undisplay 1 | |
set variable | set | 修改变量的值 | (gdb) set var i=10``(gdb) set var ptr=0x0 |
whatis | 查看变量的类型 | (gdb) whatis variable | |
ptype | 更详细地查看变量的类型定义 | (gdb) ptype struct_name |
- 高级功能与多进程/线程调试
| 命令 | 简写 | 说明 |
|---|---|---|
watch | 设置观察点 ，当变量被写入时中断 | |
rwatch | 设置观察点，当变量被读取时中断 | |
awatch | 设置观察点，当变量被读写时中断 | |
thread apply all bt | 打印所有线程的调用栈 （排查死锁/卡顿时极其有用） | |
thread <id> | 切换到指定 ID 的线程 | |
info threads | i th | 查看所有线程信息 |
attach <pid> | 附加到正在运行的进程（接进程PID） | |
detach | 从已附加的进程分离 | |
shell | 在 GDB 中执行 Shell 命令 |
set命令调用技巧
- 修改普通变量，指针指向的值
set var a = 20set a = 20
set var *ptr = 100set var ptr = 0x0- 修改数组元素
set var arr[0] = 99set var set[1] = 'H'- 直接修改内存地址
# 修改单个字节set *(char *)0x7fffffffe24c = 0x41set *(char *)(0x7fffffffe250 + 1) = 'Y'X 命令
x/[数量][格式][单位] [内存地址或者表达式] 参数说明：
- 数量：要显示的内存单元数量
- 格式：显示数据的格式 （10进制）
- 单位：每个内存单元的大小
- 地址：要查看的内存地址，如果省略则继续查看上次查看的位置
单位（Size）详解
| 单位字符 | 含义 | 字节数 | 示例 |
|---|---|---|---|
b | byte | 1字节 | x/4xb |
h | halfword | 2字节 | x/4xh |
w | word | 4字节 | x/4xw |
g | giant | 8字节 | x/4xg |
注意 ：单位大小可能因架构而异，上述是 x86/x86_64 的典型值。
格式（Format）详解
| 格式字符 | 含义 | 示例 |
|---|---|---|
x | 十六进制 | x/4xw |
d | 有符号十进制 | x/4dw |
u | 无符号十进制 | x/4uw |
o | 八进制 | x/4ow |
t | 二进制 | x/4tw |
f | 浮点数 | x/4fw |
a | 地址 | x/4aw |
i | 指令（反汇编） | x/4i |
s | 字符串 | x/s |
c | 字符 | x/10cb |
直接汇编并执行代码
使用assemble 命令
assemble $code_addrmov $0x1, %eaxretend
disassemble main 查看 main 函数的反汇编指令layout 常用命令
tui disable/enable # 关闭启用
(gdb) layout next # 切换到下一个布局(gdb) layout prev # 切换到上一个布局
(gdb) focus cmd # 焦点切换到命令窗口(gdb) focus src # 焦点切换到源代码窗口(gdb) focus asm # 焦点切换到汇编窗口(gdb) focus reg # 焦点切换到寄存器窗口
(gdb) backtrace full # 查看完整调用栈
# 重置显示 当出现异常的时候(gdb) refresh# 或Ctrl + l快速切换Ctrl + x, a如何使用gdb 调试汇编
环境：ubuntu-gcc13.3.0, WSL-Ubuntu, gdb15.0.50
存在如下汇编文件 hello.s
.intel_syntax noprefix.datamsg: .ascii "Hello_World!\n" len = . - msg
.text .global _start
_start: # 写入 mov rax, 1 # 系统调用 - write mov rdi, 1 lea rsi, [msg] mov rdx, len syscall
# exit mov rax, 60 mov rdi, 0 syscallas ./hello.s -o ./hello.o ld -g ./hello.o -o ./hello
使用 info files 查看文件所拥有的段
(gdb) info filesSymbols from "/home/yoyo/yoyo_dir/myobject/aboutPwn/hello".Local exec file: `/home/yoyo/yoyo_dir/myobject/aboutPwn/hello', file type elf64-x86-64. Entry point: 0x401000 0x0000000000401000 - 0x000000000040102f is .text 0x0000000000402000 - 0x000000000040200d is .data(gdb)发现存在 代码段 .text和初始化数据段 .data
使用 shell objdump -t ./hello 查看./hello 具有哪些标识
进入_start
disas _start# 或者disas 0x401000, 0x40102f得到
Dump of assembler code from 0x401000 to 0x40200d: 0x0000000000401000 <_start+0>: mov $0x1,%rax 0x0000000000401007 <_start+7>: mov $0x1,%rdi 0x000000000040100e <_start+14>: lea 0x402000,%rsi 0x0000000000401016 <_start+22>: mov $0xd,%rdx 0x000000000040101d <_start+29>: syscall 0x000000000040101f <_start+31>: mov $0x3c,%rax 0x0000000000401026 <_start+38>: mov $0x0,%rdi 0x000000000040102d <_start+45>: syscall 0x000000000040102f:可以看出 在 0x40100e 出调用了指向 .data中的msg的地址也就是helloworld 这个字符串
使用 x/10s 0x402000 最近10行的字符串信息
(gdb) x/10s 0x4020000x402000: "Hello_World!\n"<error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>0x40200d: <error: Cannot access memory at address 0x40200d>在 0x401000 设置断点 b *0x401000 或者 b _start
使用 stepi nexti 或者 si ni 开始调试
Liunx syscall 调用约定
在 Linux 系统中，系统调用（syscall）的约定根据架构不同而有所差异。以下以x86-64 架构系统调用约定为例子
- 系统调用约定
| 寄存器 | 用途 | 说明 |
|---|---|---|
| rax | 系统调用号 | 指定要调用的系统调用 |
| rdi | 第一个参数 | arg0 |
| rsi | 第二个参数 | arg1 |
| rdx | 第三个参数 | arg2 |
| r10 | 第四个参数 | arg3 |
| r8 | 第五个参数 | arg4 |
| r9 | 第六个参数 | arg5 |
- 系统调用指令
syscall
- 返回值
- 成功：
rax包含返回值 - 错误：
rax包含负的错误码
常用的系统调用表
| 系统调用 | 编号 | 参数 | 描述 |
|---|---|---|---|
| read | 0 | rdi=fd, rsi=buf, rdx=count | 读取数据 |
| write | 1 | rdi=fd, rsi=buf, rdx=count | 写入数据 |
| open | 2 | rdi=filename, rsi=flags, rdx=mode | 打开文件 |
| close | 3 | rdi=fd | 关闭文件 |
| exit | 60 | rdi=status | 退出进程 |
| brk | 12 | rdi=addr | 调整堆指针 |
| mmap | 9 | 复杂参数 | 内存映射 |
| munmap | 11 | rdi=addr, rsi=length | 取消内存映射 |
loop指令使用
loop 指令 使用 rcx/ecx/cx 作为迭代器，在使用loop进行循环的时候需要注意防止syscall等破坏rcx 导致错误
下列是一个实例
使用环境：ubuntu-gcc13.3.0, WSL-Ubuntu 下同
.intel_syntax noprefix.datamsg: .ascii "Hello_World\n" len = . - msg
.text .global _start # loop循环设置_start: # 循环5次 mov rcx, 5print_loop: # print mov rax, 1 mov rdi, 1 lea rsi, [msg] mov rdx, len
# 防止系统调用破坏rcx 导致死循环 mov r12, rcx
syscall
mov rcx, r12 mov r12, 0 loop print_loop
# return 0; mov rax, 60 mov rdi, 0 syscall其他循环的实现，使用jnz 指令
某些指令比如 add,sub,or,and,xor,dec,inc ,等会影响 ZF(零标志指令)，而 jnz 通过判断ZF 来决定是否跳转,所以可以通过这种方法来进行循环的实现
修改之前的循环代码
.intel_syntax noprefix.datamsg: .ascii "Hello_World\n" len = . - msg
.text .global _start # loop循环设置_start: # 循环5次 mov r12, 5print_loop: # print mov rax, 1 mov rdi, 1 lea rsi, [msg] mov rdx, len syscall
dec r12 jnz print_loop
# return 0; mov rax, 60 mov rdi, 0 syscall在代码中使用栈 Stack
栈是一种先进后出的数据结构，在内存中专门用于：
- 函数的调用管理
- 局部变量的存储
- 寄存器的保存
- 参数的传递
帧指针 vs 栈指针
栈指针寄存器：rsp / esp
栈帧指针：rbp /ebp
| 寄存器 | 名称 | 作用 | 特点 |
|---|---|---|---|
| ESP/RSP | 栈指针 | 指向栈顶 | 动态变化 |
| EBP/RBP | 帧指针 | 指向当前栈帧基址 | 相对固定 |
总结：
程序栈是管理汇编编程的核心概念
- 管理函数调用：返回地址，帧指针
- 数据存储：局部变量，临时数据
- 状态保存：寄存器保护
- 必须小心管理：栈指针平衡，对齐要求
- 性能要求：栈操作速度较快
实践：
栈的使用通过指令 pop, push 来决定
下面是一个使用栈的例子
.intel_syntax noprefix.datamsg_1: .ascii "PUSH NUMBER IN TO STACK!\n" len_1 = . - msg_1
char_buf: .byte 0, 0x0A # 字符缓冲区域
.text .global _start_start: mov rax, 1 mov rdi, 1 lea rsi, [msg_1] mov rdx, len_1 syscall
mov r12, len_1stack_push_loop: mov rax, [msg_1 + r12 - 1] push rax dec r12 jnz stack_push_loop
# 打印栈中字符串 mov r12, len_1print_stack_str_loop: pop rax mov [char_buf], al # 由于汇编语言没有自动截断功能，所以必须使用低位的寄存器 al 是 ax 的低位
mov rax, 1 mov rdi, 1 lea rsi, [char_buf] mov rdx, 2 syscall
dec r12 jnz print_stack_str_loop
mov rax, 60 mov rdi, 0 syscall这段代码实现了将字符串倒序压入栈中，然后通过循环拿出这一功能，注意 栈不能无限制压入数据一般来说Liunx 栈的大小为 8MB
CALL & RET 指令
call 和 ret指令都是转移指令，都修改rip / eip / ip 等 他们经常杯共同用来实现子程序的设计，可以把它们理解为类似于高级语言的函数调用
call&ret 语法格式
call target # 直接调用call [rax] # 间接调用（通过寄存器）call [rsp+8] # 间接调用（通过内存）
ret # 简单返回ret imm16 # 返回并调整栈指针总结:
call：保存返回地址 + 跳转到函数ret：恢复返回地址 + 返回调用者- 必须保持栈平衡 ：push/pop 数量匹配
- 性能关键 ：影响函数调用开销
- 调试友好 ：正确的帧指针管理便于调试
实践：
下面是一个使用 call & ret 的例子:
.intel_syntax noprefix.datamsg: .ascii "This is a MSG!\n" msg_len = . - msg
.text .global _start
_start: call _func_print_msg
mov rax, 60 mov rdi, 0 syscall
_func_print_msg: mov rax, 1 mov rdi, 1 lea rsi, [msg] mov rdx, msg_len syscall ret 分享
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