iOS——調試工具LLDB學習

来源:https://www.cnblogs.com/mukekeheart/archive/2019/02/27/10438405.html
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一、前言 LLDB是個開源的內置於XCode的具有REPL(read-eval-print-loop)特征的Debugger，其可以安裝C++或者Python插件。在日常的開發和調試過程中給開發人員帶來了非常多的幫助。瞭解並熟練掌握LLDB的使用是非常有必要的。這篇文章將會帶著大家一起瞭解在iOS開 ...


一、前言

　　LLDB是個開源的內置於XCode的具有REPL(read-eval-print-loop)特征的Debugger，其可以安裝C++或者Python插件。在日常的開發和調試過程中給開發人員帶來了非常多的幫助。瞭解並熟練掌握LLDB的使用是非常有必要的。這篇文章將會帶著大家一起瞭解在iOS開發中LLDB調試器的使用。

二、LLDB基礎

2.1 LLDB基本語法

　　LLDB的基本語法如下

<command> [<subcommand> [<subcommand>...]] <action> [-options [option-value]] [argument [argument...]]
  • <command>(命令)和<subcommand>(子命令)：LLDB調試命令的名稱。命令和子命令按層級結構來排列：一個命令對象為跟隨其的子命令對象創建一個上下文，子命令又為其子命令創建一個上下文，依此類推。
  • <action>：執行命令的操作
  • <options>：命令選項
  • <arguement>：命令的參數
  • []：表示命令是可選的，可以有也可以沒有

　　舉個例子，假設我們給main方法設置一個斷點，我們使用下麵的命令：
這裡寫圖片描述
　　這個命令對應到上面的語法就是：

1. command: breakpoint 表示斷點命令 
2. action: set 表示設置斷點 
3. option: -n 表示根據方法name設置斷點 
4. arguement: mian 表示方法名為mian　　

2.2 LLDB的基本使用

 2.2.1 Help命令　　

　　LLDB其中內置了非常多的功能，選擇去硬背每一條指令並不是一個明智的選擇。我們只需要記住一些常用的指令，在需要的時候通過help命令來查看相關的描述即可。

(lldb) help
Debugger commands:
  apropos           -- List debugger commands related to a word or subject.
  breakpoint        -- Commands for operating on breakpoints (see 'help b' for
                       shorthand.)
  bugreport         -- Commands for creating domain-specific bug reports.
  command           -- Commands for managing custom LLDB commands.
  disassemble       -- Disassemble specified instructions in the current
                       target.  Defaults to the current function for the
                       current thread and stack frame.
  expression        -- Evaluate an expression on the current thread.  Displays
                       any returned value with LLDB's default formatting.
  frame             -- Commands for selecting and examing the current thread's
                       stack frames.
  gdb-remote        -- Connect to a process via remote GDB server.  If no host
                       is specifed, localhost is assumed.
  gui               -- Switch into the curses based GUI mode.
  help              -- Show a list of all debugger commands, or give details
                       about a specific command.
......

　　我們要查看某一個命令改如何使用時，可以使用 help <command> 來獲取對應命令的使用方法。

(lldb) help expression
     Evaluate an expression on the current thread.  Displays any returned value
     with LLDB's default formatting.  Expects 'raw' input (see 'help
     raw-input'.)

Syntax: expression <cmd-options> -- <expr>

Command Options Usage:
  expression [-AFLORTgp] [-f <format>] [-G <gdb-format>] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-l <source-language>] [-X <boolean>] [-v[<description-verbosity>]] [-j <boolean>] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] [-Z <count>] -- <expr>
  expression [-AFLORTgp] [-a <boolean>] [-i <boolean>] [-t <unsigned-integer>] [-u <boolean>] [-l <source-language>] [-X <boolean>] [-j <boolean>] [-d <none>] [-S <boolean>] [-D <count>] [-P <count>] [-Y[<count>]] [-V <boolean>] [-Z <count>] -- <expr>
  expression [-r] -- <expr>
  expression <expr>

       -A ( --show-all-children )
            Ignore the upper bound on the number of children to show.

       -D <count> ( --depth <count> )
            Set the max recurse depth when dumping aggregate types (default is
            infinity).

。。。。。。

Examples:

    expr my_struct->a = my_array[3]
    expr -f bin -- (index * 8) + 5
    expr unsigned int $foo = 5
    expr char c[] = \"foo\"; c[0]
     
     Important Note: Because this command takes 'raw' input, if you use any
     command options you must use ' -- ' between the end of the command options
     and the beginning of the raw input.

 2.2.2 expression命令

　　expression命令的作用是執行一個表達式，並將表達式返回的結果輸出。expression的完整語法是這樣的 ：

expression <cmd-options> -- <expr>

//<cmd-options>：命令選項，一般情況下使用預設的即可，不需要特別標明。
//--: 命令選項結束符，表示所有的命令選項已經設置完畢，如果沒有命令選項，--可以省略
//<expr>: 要執行的表達式

　　說expression是LLDB裡面最重要的命令都不為過。因為他能實現2個功能。

  1. 執行某個表達式。 我們在代碼運行過程中，可以通過執行某個表達式來動態改變程式運行的軌跡。 假如我們在運行過程中，突然想把self.view顏色改成紅色，看看效果。我們不必寫下代碼，重新run，只需暫停程式，用expression改變顏色，再刷新一下界面，就能看到效果

    // 改變顏色
 (lldb) expression -- self.view.backgroundColor = [UIColor redColor]
 // 刷新界面
 (lldb) expression -- (void)[CATransaction flush]

  2. 將返回值輸出。 也就是說我們可以通過expression來列印東西。 假如我們想列印self.view

    (lldb) expression self.view
(UIView *) $0 = 0x00007f8ed7418480
(lldb) expression -- self.view
(UIView *) $1 = 0x00007f8ed7418480

 2.2.3 p & print & call & po 命令

　　一般情況下，我們直接用expression還是用得比較少的，更多時候我們用的是p、print、call。這三個命令其實都是 expression -- 的別名（--表示不再接受命令選項，詳情見前面原始(raw）命令這一節）：

  • print: 列印某個東西，可以是變數和表達式

  • p: 可以看做是print的簡寫

  • po：OC里所有的對象都是用指針表示的，所以一般列印的時候，列印出來的是對象的指針，而不是對象本身。如果我們想列印對象。我們需要使用命令選項:-O。為了更方便的使用，LLDB為expression -O –定義了一個別名：po。p列印的是當前對象的地址而po則會調用對象的description方法，做法和NSLog是一致的

  • call: 調用某個方法

　　錶面上看起來他們可能有不一樣的地方，實際都是執行某個表達式（變數也當做表達式），將執行的結果輸出到控制臺上。所以你可以用p調用某個方法，也可以用call列印東西 e.g: 下麵代碼效果相同：

(lldb) expression -- self.view
(UIView *) $5 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) p self.view
(UIView *) $6 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) print self.view
(UIView *) $7 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) call self.view
(UIView *) $8 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) e self.view
(UIView *) $9 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) expression -O -- self.view
<UIView: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7fb2a4018c80>>
(lldb) po self.view
<UIView: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7fb2a4018c80>>

2.2.4 thread backtrace命令

　　有時候我們想要瞭解線程堆棧信息，可以使用thread backtrace thread backtrace作用是將線程的堆棧列印出來。我們來看看他的語法 :

thread backtrace [-c <count>] [-s <frame-index>] [-e <boolean>]

/*
   * thread backtrace後面跟的都是命令選項，實際上這些命令選項我們一般不需要使用。
    -c：設置列印堆棧的幀數(frame)
    -s：設置從哪個幀(frame)開始列印
    -e：是否顯示額外的回溯
*/

e.g: 當發生crash的時候，我們可以使用thread backtrace查看堆棧調用。從下麵的結果中，我們可以看到crash發生在-[ViewController viewDidLoad]中的第23行，只需檢查這行代碼是不是幹了什麼非法的事兒就可以了。

(lldb) thread backtrace
* thread #1: tid = 0xdd42, 0x000000010afb380b libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 11, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = EXC_BAD_ACCESS (code=EXC_I386_GPFLT)
    frame #0: 0x000000010afb380b libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 11
  * frame #1: 0x000000010aa9f75e TLLDB`-[ViewController viewDidLoad](self=0x00007fa270e1f440, _cmd="viewDidLoad") + 174 at ViewController.m:23
    frame #2: 0x000000010ba67f98 UIKit`-[UIViewController loadViewIfRequired] + 1198
    frame #3: 0x000000010ba682e7 UIKit`-[UIViewController view] + 27
    frame #4: 0x000000010b93eab0 UIKit`-[UIWindow addRootViewControllerViewIfPossible] + 61
    frame #5: 0x000000010b93f199 UIKit`-[UIWindow _setHidden:forced:] + 282
    frame #6: 0x000000010b950c2e UIKit`-[UIWindow makeKeyAndVisible] + 42

 此外，LLDB還為backtrace專門定義了一個別名：bt，他的效果與thread backtrace相同，如果你不想寫那麼長一串字母，直接寫下bt即可

2.2.5 thread return命令

　　Debug的時候，也許會因為各種原因，我們不想讓代碼執行某個方法，或者要直接返回一個想要的值。這時候就該thread return上場了。thread return可以接受一個表達式，調用命令之後直接從當前的frame返回表達式的值。

thread return [<expr>]

　　e.g: 我們有一個someMethod方法，預設情況下是返回YES。我們想要讓他返回NO。我們只需在方法的開始位置加一個斷點，當程式中斷的時候，輸入命令即可，效果相當於在斷點位置直接調用return NO;，不會執行斷點後面的代碼。

(lldb) thread return NO

 2.2.6 thread其他不常用的命令

　　thread 相關的還有其他一些不常用的命令，這裡就簡單介紹一下即可，如果需要瞭解更多，可以使用命令help thread查閱

  • thread jump: 直接讓程式跳到某一行。由於ARC下編譯器實際插入了不少retain，release命令。跳過一些代碼不執行很可能會造成對象記憶體混亂髮生crash。

  • thread list: 列出所有的線程

  • thread select: 選擇某個線程

  • thread until: 傳入一個line的參數，讓程式執行到這行的時候暫停

  • thread info: 輸出當前線程的信息

2.2.7 c & n & s & finish命令

　　一般在調試程式的時候，我們經常用到下麵這4個按鈕：

　　用觸摸板的孩子們可能會覺得點擊這4個按鈕比較費勁。其實LLDB命令也可以完成上面的操作，而且如果不輸入命令，直接按Enter鍵，LLDB會自動執行上次的命令。按一下Enter就能達到我們想要的效果，有木有頓時感覺逼格滿滿的！！！ 我們來看看對應這4個按鈕的LLDB命令：

  • c/ continue/ thread continue: 這三個命令效果都等同於上圖中第一個按鈕的。表示程式繼續運行

  • n/ next/ thread step-over: 這三個命令效果等同於上圖第二個按鈕。表示單步運行

  • s/ step/ thread step-in: 這三個命令效果等同於上圖第三個按鈕。表示進入某個方法

  • finish/ step-out: 這兩個命令效果等同於第四個按鈕。表示直接走完當前方法，返回到上層frame

 2.2.8 frame命令

　　前面我們提到過很多次frame（幀）。可能有的朋友對frame這個概念還不太瞭解。隨便打個斷點，我們在控制臺上輸入命令bt，可以列印出來所有的frame。如果仔細觀察，這些frame和左邊紅框里的堆棧是一致的。平時我們看到的左邊的堆棧就是frame。

  

  • frame variable：平時Debug的時候我們經常做的事就是查看變數的值，通過frame variable命令，可以列印出當前frame的所有變數 
    (lldb) frame variable
(ViewController *) self = 0x00007fa158526e60
(SEL) _cmd = "text:"
(BOOL) ret = YES
(int) a = 3
  • frame variable 參數：如果我們要需要列印指定變數，也可以給frame variable傳入參數。不過frame variable只接受變數作為參數，不接受表達式，也就是說我們無法使用frame variable self.string，因為self.string是調用string的getter方法。所以一般列印指定變數，我更喜歡用p或者po。 
    (lldb) frame variable self->_string
(NSString *) self->_string = nil
  • frame info: 查看當前frame的信息 
    (lldb) frame info
frame #0: 0x0000000101bf87d5 TLLDB`-[ViewController text:](self=0x00007fa158526e60, _cmd="text:", ret=YES) + 37 at ViewController.m:38
  • frame select: 選擇某個frame，當我們選擇frame 1的時候，他會把frame1的信息和代碼列印出來。不過一般我都是直接在Xcode左邊點擊某個frame，這樣更方便 
    (lldb) frame select 1
frame #1: 0x0000000101bf872e TLLDB`-[ViewController viewDidLoad](self=0x00007fa158526e60, _cmd="viewDidLoad") + 78 at ViewController.m:23
        
         - (void)viewDidLoad {
             [super viewDidLoad];
            [self text:YES];
            NSLog(@"1");
            NSLog(@"2");
            NSLog(@"3");

2.2.9 breakpoint命令

  • breakpoint set：設置斷點，LLDB提供了很多種設置斷點的方式
    • 使用-n根據方法名設置斷點 
      //我們想給所有類中的viewWillAppear:設置一個斷點
(lldb) breakpoint set -n viewWillAppear:
    Breakpoint 13: 33 locations.
    • 使用-f指定文件 
      // 我們只需要給ViewController.m文件中的viewDidLoad設置斷點
(lldb) breakpoint set -f ViewController.m -n viewDidLoad
    Breakpoint 22: where = TLLDB`-[ViewController viewDidLoad] + 20 at ViewController.m:22, address = 0x000000010272a6f4
    • 使用-l指定文件某一行設置斷點 
      //我們想給ViewController.m第38行設置斷點
(lldb) breakpoint set -f ViewController.m -l 38
Breakpoint 23: where = TLLDB`-[ViewController text:] + 37 at ViewController.m:38, address = 0x000000010272a7d5
    • 使用-c設置條件斷點 
      //text:方法接受一個ret的參數，我們想讓ret == YES的時候程式中斷
(lldb) breakpoint set -n text: -c ret == YES
Breakpoint 7: where = TLLDB`-[ViewController text:] + 30 at ViewController.m:37, address = 0x0000000105ef37ce
    • 使用-o設置單次斷點 
      //如果剛剛那個斷點我們只想讓他中斷一次
(lldb) breakpoint set -n text: -o
'breakpoint 3': where = TLLDB`-[ViewController text:] + 30 at ViewController.m:37, address = 0x000000010b6f97ce 
  • breakpoint command add：就是給斷點添加命令的命令。多次對同一個斷點添加命令，後面命令會將前面命令覆蓋 
     //假設我們需要在ViewController的viewDidLoad中查看self.view的值 我們首先給-[ViewController viewDidLoad]添加一個斷點
(lldb) breakpoint set -n "-[ViewController viewDidLoad]"
'breakpoint 3': where = TLLDB`-[ViewController viewDidLoad] + 20 at ViewController.m:23, address = 0x00000001055e6004
 
/*
    可以看到添加成功之後，這個breakpoint的id為3，然後我們給他增加一個命令：po self.view
    -o完整寫法是--one-liner，表示增加一條命令。3表示對id為3的breakpoint增加命令。 添加完命令之後，每次程式執行到這個斷點就可以自動列印出self.view的值了
*/
(lldb) breakpoint command add -o "po self.view" 3
 
/*
    如果我們一下子想增加多條命令，比如我想在viewDidLoad中列印當前frame的所有變數，但是我們不想讓他中斷，也就是在列印完成之後，需要繼續執行。我們可以這樣玩
    輸入breakpoint command add 3對斷點3增加命令。他會讓你輸入增加哪些命令，輸入’DONE’表示結束。這時候你就可以輸入多條命令了
*/
(lldb) breakpoint command add 3
Enter your debugger command(s).  Type 'DONE' to end.
> frame variable
> continue
> DONE
  • breakpoint command list：查看某個斷點已有的命令 
    //我們查看一下剛剛的斷點3已有的命令
(lldb) breakpoint command list 3
'breakpoint 3':
    Breakpoint commands:
      frame variable
      continue
  • breakpoint command delete：有增加就有刪除，breakpoint command delete可以讓我們刪除某個斷點的命令
  • breakpoint list：查看已經設置了哪些斷點
  • breakpoint disable/enable：有的時候我們可能暫時不想要某個斷點，可以使用breakpoint disable讓某個斷點暫時失效，使用breakpoint enable再次讓他生效。
  • breakpoint delete：如果我們覺得這個斷點以後再也用不上了，可以用breakpoint delete直接刪除斷點 
    //刪除斷點4
(lldb) breakpoint delete 4
1 breakpoints deleted; 0 breakpoint locations disabled.
 
//如果我們想刪除所有斷點，只需要不指定breakpoint delete參數即可
(lldb) breakpoint delete
About to delete all breakpoints, do you want to do that?: [Y/n] y
All breakpoints removed. (1 breakpoint)
 
//刪除的時候他會提示你，是不是真的想刪除所有斷點，需要你再次輸入Y確認。如果想直接刪除，不需要他的提示，使用-f命令選項即可
(lldb) breakpoint delete -f
All breakpoints removed. (1 breakpoint)

　　實際平時我們真正使用breakpoint命令反而比較少，因為Xcode已經內置了斷點工具。我們可以直接在代碼上打斷點，可以在斷點工具欄裡面查看編輯斷點，這比使用LLDB命令方便很多。不過瞭解LLDB相關命令可以讓我們對斷點理解更深刻。 如果你想瞭解怎麼使用Xcode設置斷點，可以閱讀這篇文章《Xcode中斷點的威力》

2.2.10 watchpoint命令

　　breakpoint有一個孿生兄弟watchpoint。如果說breakpoint是對方法生效的斷點，watchpoint就是對地址生效的斷點。如果我們想要知道某個屬性什麼時候被篡改了，我們該怎麼辦呢？有人可能會說對setter方法打個斷點不就行了麽？但是如果更改的時候沒調用setter方法呢？ 這時候最好的辦法就是用watchpoint。我們可以用他觀察這個屬性的地址。如果地址裡面的東西改變了，就讓程式中斷

  • watchpoint set：用於添加一個watchpoint。只要這個地址中的內容變化了，程式就會中斷。
  • watchpoint set variable：一般情況下，要觀察變數或者屬性，使用watchpoint set variable命令即可。watchpoint set variable傳入的是變數名。需要註意的是，這裡不接受方法，所以不能使用watchpoint set variable self.string，因為self.string調用的是string的getter方法 
    (lldb) watchpoint set variable self->_string
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fcf3959c418 size = 8 state = enabled type = w
    watchpoint spec = 'self->_string'
    new value: 0x0000000000000000

  • watchpoint set expression：如果我們想直接觀察某個地址，可以使用watchpoint set expression

    //我們先拿到_model的地址，然後對地址設置一個watchpoint
(lldb) p &_model
(Modek **) $3 = 0x00007fe0dbf23280
(lldb) watchpoint set expression 0x00007fe0dbf23280
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fe0dbf23280 size = 8 state = enabled type = w
    new value: 0

  • watchpoint command add：和breakpoint一樣，給watchpoint添加命令

    //設置一個watchpoint
(lldb) watchpoint set variable _string
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fe4e1444760 size = 8 state = enabled type = w
    watchpoint spec = '_string'
    new value: 0x0000000000000000
 
//可以看到這個watchpoint的id是1。我們可以用watchpoint command add -o添加單條命令
watchpoint command add -o 'bt' 1

//我們也可以一次添加多條命令
(lldb) watchpoint command add 1
Enter your debugger command(s).  Type 'DONE' to end.
> bt
> continue
> DONE

  • watchpoint command list：列出某個watchpoint所有的command

  • watchpoint command delete：刪除某個watchpoint所有的command

  • watchpoint list：查看當前所有watchpoint

  • watchpoint disable/enable：使某個watchpoint失效/生效

  • watchpoint delete：刪除watchpoint，刪除單個或多個，用法同breakpoint delete 


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