【工具使用】Android调试利器之LLDB

最新推荐文章于 2025-07-06 02:31:49 发布

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本文介绍在Android开发中如何使用LLDB进行NDK调试，包括设置断点、程序流程控制、内存修改等基本操作，以及逆向工程和无源码调试的应用。

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本文来自网易云社区。

在Android开发当中，或多或少都会接触到NDK的开发。Android Studio作为官方IDE，对NDK的支持也日趋完善，到目前为止，集成了基于CMake的构建工具，以及基于LLDB的NDK调试工具，早在Android之前，LLDB已经成为iOS开发中不可或缺的工具，本文简单介绍一下LLDB的一些常规使用,抛砖引玉，先来看一下我们的示例程序。

在页面启动的时候，会从native-lib中读取字符串，然后展示在UI上，native代码如下

进入调试状态

通过Android Studio的菜单，选择Attach process，或者直接以调试方式启动程序。 Debugger选择Auto/Native/Hybrid都可以，当然也可以自己push LLDB server到手机设备，然后手动远程连接上去，可以参见远程调试

成功连接调试器之后，Android中集成了LLDB的控制台，在控制台中我们可以通过一系列命令和调试程序进行交互。

LLDB语法简介

<noun> <verb> [-options [option-value]] [argument [argument…]]

LLDB的命令都符合上述格式，argument option 以及option-value用空格隔开，LLDB支持前缀匹配，大多数情况下并不需要输入完整命令。如果参数中有空格，则需要用“”进行保护。option可以放在命令中的任意位置，不过如果argument中有以-开始的值，可以通--显示的标识option的结束。另外还有一些转义规则请参考官方文档。

设置断点

进入调试状态之后，紧接着就是下断点了,在LLDB中通过breakpoint set命令进行断点的设置。

#按文件和行号设置断点
(lldb) breakpoint set -f native-lib.cpp -l 9
Breakpoint 2: where = libnative-lib.so`getString(int) + 6 at native-lib.cpp:9, address = 0x73a3cf5a
#按函数名设置断点，不区分C函数和C++Method
(lldb) breakpoint set -n getString
Breakpoint 3: 20 locations.
#按C++方法名设置断点
(lldb) breakpoint set -M getString
Breakpoint 4: 18 locations.
#通过-s参数制定module
(lldb) breakpoint set -s libnative-lib.so -n getString
Breakpoint 5: where = libnative-lib.so`getString(int) + 6 at native-lib.cpp:9, address = 0x73a3cf5a

条件断点

(lldb) breakpoint modify 2 -c 'index == 0'
(lldb) breakpoint list
Current breakpoints:
2: file = 'native-lib.cpp', line = 9, exact_match = 0, locations = 1, resolved = 1, hit count = 0
Condition: index == 0

  2.1: where = libnative-lib.so`getString(int) + 6 at native-lib.cpp:9, address = 0x73a3cf5a, resolved, hit count = 0

通过-c参数告知调试器，当给定表达式的计算结果为true时，触发断点。

地址断点

在逆向其他应用，或则无源码调试的时候，我们往往需要按照地址设置断点

(lldb) breakpoint set -a 0x73a3cf5a

通过-a参数指定地址，在没有其他参数的情况下，这个地址是进程空间的地址，在实际无源码调试过程中，我们可以通过静态分析工具（arm-eabi-objdump/ida）获取到需要断点指令的file offset，然后通过下面的指令设置断点。

(lldb) breakpoint set -s libnative-lib.so -a 0xf04

其他断点相关命令

#查看所有断点
(lldb) breakpoint list
Current breakpoints:
2: file = 'native-lib.cpp', line = 9, exact_match = 0, locations = 1, resolved = 1, hit count = 0
  2.1: where = libnative-lib.so`getString(int) + 6 at native-lib.cpp:9, address = 0x73a3cf5a, resolved, hit count = 0
#禁用断点
(lldb) breakpoint disable 2
1 breakpoints disabled.
(lldb) breakpoint list
Current breakpoints:
2: file = 'native-lib.cpp', line = 9, exact_match = 0, locations = 1 Options: disabled
  2.1: where = libnative-lib.so`getString(int) + 6 at native-lib.cpp:9, address = 0x73a3cf5a, unresolved, hit count = 0
#启用断点
(lldb) breakpoint enable 2
1 breakpoints enabled.
#删除断点
(lldb) breakpoint delete 2
1 breakpoints deleted; 0 breakpoint locations disabled.

程序流程控制

当调试器命中断点之后，我们可以开始程序的流程控制。

#源码级别的流程控制
(lldb) thread step-in
(lldb) thread step-over
(lldb) thread step-out
(lldb) thread continue
#指令级别的流程控制
(lldb) thread step-inst
(lldb) thread step-inst-over
#所有线程恢复执行
continue
#查看调用栈
(lldb) thread backtrace
* thread #3: tid = 8148, 0x73a3cf5a libnative-lib.so`getString(index=0) + 6 at native-lib.cpp:9, name = 'om.netease.demo', stop reason = breakpoint 2.1
  * frame #0: 0x73a3cf5a libnative-lib.so`getString(index=0) + 6 at native-lib.cpp:9
    frame #1: 0x73a3cf9c libnative-lib.so`::Java_com_netease_demo_MainActivity_stringFromLibNative(env=0x41894638, (null)=0x3770001d) + 24 at native-lib.cpp:20
    frame #2: 0x409043d0 libdvm.so`dvmPlatformInvoke + 116
    frame #3: 0x40934d92 libdvm.so`dvmCallJNIMethod(unsigned int const*, JValue*, Method const*, Thread*) + 402
    frame #4: 0x4090d8a8 libdvm.so`dvmJitToInterpNoChain + 696

内存修改

在调试的过程中，我们往往需要查看内存变量的值，可以通过frame或则p/po/x指令来实现。frame用来查看当前栈帧的变量值，p和po用来打印表达式的结果，x用来查看内存中某个地址开始的值，对于不可打印的值，可以通过x查看。frame select指令可以用来切换当前所处的栈帧，but Android Studio使用的lldb server有问题，目前这个指令无法生效,详见issues。

(lldb) frame info
frame #0: 0x73a3cf5a libnative-lib.so`getString(index=0) + 6 at native-lib.cpp:9
(lldb) frame variable
(int) index = 0
#打印变量的值
(lldb) p index
(int) $2 = 0
(lldb) po index
0
#修改变量的值
(lldb) expression index = 1
(int) $0 = 1

expression指令用于在当前栈帧中计算表达式,我们可以用其修改变量的值，在上面的列子中，我们把index的值换成1，从而返回data[1],那考虑下如果我们期望返回一个全新的字符串，比如”New String from Lib Native”？

(lldb) thread step-out
(lldb) expression str = "New String from Lib Native"

很遗憾，这样的命令并不能达到预期的效果。要找到原因，我们可以使用disassemble命令进行反编译。

(lldb) disassemble
libnative-lib.so`::Java_com_netease_demo_MainActivity_stringFromLibNative(JNIEnv *, jobject):
    0x73a3df84 <+0>:  push   {r7, lr}
    0x73a3df86 <+2>:  mov    r7, sp
    0x73a3df88 <+4>:  sub    sp, #0x18
    0x73a3df8a <+6>:  mov    r2, r1
    0x73a3df8c <+8>:  mov    r3, r0
    0x73a3df8e <+10>: str    r0, [sp, #0x14]
    0x73a3df90 <+12>: str    r1, [sp, #0x10]
    0x73a3df92 <+14>: movs   r0, #0x0
    0x73a3df94 <+16>: str    r2, [sp, #0x8]
    0x73a3df96 <+18>: str    r3, [sp, #0x4]
    0x73a3df98 <+20>: blx    0x73a3ddd4                ; symbol stub for: getString(int)
->  0x73a3df9c <+24>: str    r0, [sp, #0xc]
    0x73a3df9e <+26>: ldr    r1, [sp, #0x14]
    0x73a3dfa0 <+28>: str    r0, [sp]
    0x73a3dfa2 <+30>: mov    r0, r1
    0x73a3dfa4 <+32>: ldr    r1, [sp]
    0x73a3dfa6 <+34>: blx    0x73a3dde0                ; symbol stub for: _JNIEnv::NewStringUTF(char const*)
    0x73a3dfaa <+38>: add    sp, #0x18
    0x73a3dfac <+40>: pop    {r7, pc}

由此可见getString返回之后的结果从r0存储到栈上，然后加载到r1中作为NewStringUTF的参数。

#读寄存器
(lldb) register read r0
      r0 = 0x73a3f628  
(lldb) po (const char*)0x73a3f628
"Hello from Lib Native”

当用expression指令修改str的值，改的只是内存里面的值，r0中的地址并没有改变，所以要实现我们预期的效果，只需要修改r0中的值即可。

(lldb) expression str = "New String from Lib Native"
(const char *) $13 = 0x7437b020 "New String from Lib Native"
(lldb) register write r0 0x7437b020

线程

#查看线程
(lldb) thread list
Process 8148 stopped
  thread #1: tid = 6997, 0x40052534 libc.so`__ioctl + 8, name = 'Binder_8'
* thread #3: tid = 8148, 0x73a3cf5a libnative-lib.so`getString(index=0) + 6 at native-lib.cpp:9, name = 'om.netease.demo', stop reason = breakpoint 2.1
  thread #4: tid = 8152, 0x40053844 libc.so`__futex_syscall3 + 8, name = ‘GC'
#切换线程
(lldb) thread select 3