WinDbg 源码级调试 C++ 程序

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已于 2024-05-16 18:22:52 修改

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分类专栏： C++ Debug 文章标签： windows c++

于 2024-05-16 17:18:43 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_41863029/article/details/138963604

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今天翻译了两篇 Raymond Chen 的技术文章：

翻译《The Old New Thing》- Stupid debugger tricks: Calling functions and methods-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/weixin_41863029/article/details/138948598 翻译《The Old New Thing》- Using the “gu“ debugger command to find the infinite loop-优快云博客https://blog.youkuaiyun.com/weixin_41863029/article/details/138959342

它们都涉及到了利用 WinDbg 调试 C++ 程序，虽然第一篇文章中， Raymond Chen 戏谑的称此方法为"Stupid debugger tricks"，但其实这是一种很好的深入学习编程语言，尤其是 C++ 语言的方法。通过专业的调试工具，可以了解语言之下，更为底层的细节和实现逻辑，尤其面对 C++ 语言浩瀚的语法体系，调试之下，更有把握。

WinDbg 是什么？

WinDbg 是一个调试器，可用于分析故障转储、调试实时用户模式和内核模式代码，以及检查 CPU 寄存器和内存。

安装 WinDbg - Windows drivers | Microsoft Learn

WinDbg 是面向驱动开发的调试工具，但它同时也提供了用户态的调试功能，而且非常的完备强大，熟练掌握，对深入研究语言、系统有莫大的帮助。

WinDbg 什么样？

首先，我们看看 WinDbg 源码级调试的时候的样子，有个直观的感受：

稍微设置了下，看起来像是简配版的 Visual Studio。

也许有的同学会问，如果有源码为什么我们不直接用 Visual Studio 打开项目开 Debug 模式调试？

首先 Visual Studio 更适合开发期间的调试，但如果是生产环境下出了问题，我们无需完整项目源码，只需要调试部分的代码以及 .pdb 符号文件即可。另外，WinDbg 的调试功能异常强大，更适合于针对特定问题深入细节的探究。当然它的学习门槛也有些高。

安装

WinDbg 调试工具包含在 Windows 软件开发工具包 (SDK) 中。

微软Windows SDK 官网下载对应版本的 SDK 包，选择系统对应的版本，如 Win11,Win10,Win8 等

下载后挂载镜像安装

其实 WinDbg 完全可以绿色运行，将我本地安装的程序打包上传，直接下载解压即可。

点击这里下载 WinDbg

配置调试环境

配置符号路径

WinDbg 调试离不开符号文件，即 .PDB 文件。

符号文件包含大量的数据，这些数据在运行二进制文件时实际上并不需要，但在调试过程中很有用。

通常，符号文件可能包含：

全局变量

局部变量

函数名称及其入口点的地址

FPO) 记录 (框架指针省略

源行号

符号（*.pdb）文件哪里来？

Visual Studio 打开项目，配置切换为 Debug，编译后即可看到，默认和 .exe 文件在同一目录下。

在工程设置里，配置属性 \ 链接器 \ 调试下的前两个选项即是控制该文件是否成成和生成路径的。

因此，符号路径就是.pdb文件所在的路径，默认也就是.exe所以在的路径。

打开 Windbg ，点击菜单项 File / Symbol File Path ... 项，或 CTRL+S 快捷键打开符号路径设置窗口

以 srv*符号路径*http://msdl.microsoft.com/download/symbols;srv* 的形式输入，勾选【Reload】复选框后，点击 OK 按钮确定返回，完成设置。

也可以在命令窗口输入以下命令进行设置

.sympath SRV*符号路径http://msdl.microsoft.com/download/symbols

.reload /f

每个模块（一般是 .exe、.dll）都有自己的符号文件，经过如上设置，怎样确定是否 Windbg 正确加载了符号呢？

通过 lm 命令，列出当前加载的所有模块信息，如果模块后面附带了（pdb symbols）字样及 pdb 文件路径，则说明该模块的符号已经被正确加载。

或者通过 !chksym <模块名> 命令查看该模块具体的符号信息，如下图

注意，这里的模块名是不带后缀的，如这里的 test3.exe，模块名是 test3。

配置源码路径

打开 Windbg ，点击菜单项 File / Source File Path ... 项，或 CTRL+P 快捷键打开符号路径设置窗口

输入代码所在路径即可。

调试

经过如上两步设置，就可以开始调试了。

点击菜单项 File / Open Executable ... 项或 CTRL + E，选择要调试的程序文件，WinDbg 加载后将自动停留在程序入口处，点击菜单项 File / Open Source File ... 项或 CTRL + O 打开源码文件.cpp 。

我这里的测试代码很简单，源码如下：

#include <iostream>

int sum(int a, int b) {
	return a + b;
}

int main()
{
    std::cout << "sum(135,246) = " << sum(135, 246) << std::endl;
	system("pause");
}

假设我们想调试 sum 函数，观察进入后的参数，那么首先在这里设置断点。

将光标定位到源文件窗口中需要断点的行，即【return a + b;】这一行，按下F9，这一行将标记为红色，表示已下断点。