来啊，一起学习二进制呀

1 启动调试器

在终端中，使用"文本用户界面"运行gdb

> make puzzlebox  gcc -Wall -g -c puzzlebox.c  gcc -Wall -g -o puzzlebox puzzlebox.o#注意编译时使用-g选项，这会为调试器添加调试符号：非常有用#使用文本用户界面启动gdb调试程序puzzlebox> gdb -tui ./puzzlebox

1.1 TUI模式（推荐）

可以通过使用-tui选项运行gdb来启用_文本用户界面_（TUI）。它显示：

• 命令和历史记录在底部
• 源代码位置在顶部

屏幕偶尔会显示"混乱"，可以通过按Control-L来纠正，这将强制重绘终端屏幕。

图1：gdb -tui ./puzzlebox，文本用户界面模式

1.2 普通模式

这与gdb的普通模式不同，普通模式不会显示任何源代码，除非发出list命令。大多数人发现这种模式更难使用，除非他们将其作为另一个编辑器（如emacs）的子进程运行。

图2：gdb ./puzzlebox，普通"安静"模式。只有在输入list命令后才会显示源代码。

1.3 切换模式

如果处于普通模式，可以通过以下命令进入TUI模式：

tui enable

切换到普通模式可通过以下命令完成：

tui disable

2 puzzlebox的典型启动

下面在gdb中的示例运行说明了在调试器中运行puzzlebox的基础知识。有关next / run / break等命令的详细信息，请参见下一节。

> gdb -tui ./puzzlebox                                # 使用文本用户界面在puzzlebox上启动gdbGNU gdb (GDB) 8.1...Reading symbols from ./puzzlebox...done.(gdb) set args input.txt                              # 设置命令行参数为input.txt(gdb) run                                             # 运行程序Starting program: puzzlebox input.txtUserID 'kauf0095' accepted: hash value = 1397510491   # 程序输出PHASE 1: A puzzle you say? Challenge accepted!Ah ah ah, you didnt say the magic word...Failure: Double debugger burger, order up!  * Score: 0 / 50 pts *[Inferior 1 (process 27727) exited normally]          # gdb指示程序已结束(gdb) break phase01                                   # 在函数phase01()处设置断点Breakpoint 1 at 0x55555555551a: file puzzlebox.c, line 220.(gdb) runStarting program: puzzlebox input.txtUserID 'kauf0095' accepted: hash value = 1397510491PHASE 1: A puzzle you say? Challenge accepted!Breakpoint 1, phase01 () at puzzlebox.c:220           # 命中断点220   int a = atoi(next_input());                 # 在此代码行停止(gdb) step                                            # 前进一行代码next_input () at puzzlebox.c:197                      # 步入函数next_input()197   input_idx++;(gdb) step                                            # 再次步进198   int ret = fscanf(input_fh, "%s", inputs[input_idx]);(gdb) finish                                          # 乏味：完成此函数Run till exit from #0  next_input () at puzzlebox.c:1980x0000555555555524 in phase01 () at puzzlebox.c:220220   int a = atoi(next_input());                 # 回到phase01()Value returned is $1 = 0x555555758380 <inputs+128> "1"(gdb) step                                            # 前进221   int b = atoi(next_input());(gdb) next                                            # 越过next_input()调用222   int c = atoi(next_input());(gdb) next                                            # 再次越过：此阶段需要3个输入224   a += hash % 40;                             # 根据随机哈希值对a进行某些操作...(gdb) print a                                         # 显示a发生了什么$2 = 12                                               # 现在值为12(gdb) n                                               # 'next'的缩写225   if (a<b && b>c && a<c) {                    # 对a、b、c的一些检查，它们是输入(gdb) next228   failure("Double debugger burger, order up!"); # 即将失败，一定需要不同的输入(gdb) kill# 终止程序Kill the program being debugged? (y or n) y# 现在编辑input.txt以获取不同的值(gdb) run                                             # 重新运行程序Starting program: puzzlebox input.txtUserID 'kauf0095' accepted: hash value = 1397510491PHASE 1: A puzzle you say? Challenge accepted!Breakpoint 1, phase01 () at puzzlebox.c:220           # 再次命中断点220   int a = atoi(next_input());(gdb) info break# 显示有关哪些断点处于活动状态的信息Num     Type           Disp Enb Address            What1       breakpoint     keep y   0x000055555555551a in phase01 at puzzlebox.c:220 breakpoint already hit 1 time(gdb) break puzzlebox.c:225                           # 不想继续单步执行：在前面的几行设置断点Breakpoint 2 at 0x555555555583: file puzzlebox.c, line 225.(gdb) info break# 显示活动断点的信息Num     Type           Disp Enb Address            What1       breakpoint     keep y   0x000055555555551a in phase01 at puzzlebox.c:220 breakpoint already hit 1 time2       breakpoint     keep y   0x0000555555555583 in phase01 at puzzlebox.c:225(gdb) continue# 继续执行直到下一个断点Continuing.Breakpoint 2, phase01 () at puzzlebox.c:225           # 命中第二个断点225   if (a<b && b>c && a<c) {(gdb) print a                                         # a的值$3 = 21(gdb) next                                            # 看看这是否有效228   failure("Double debugger burger, order up!"); # 不行(gdb) print b                                          # 查看b$4 = 2                                                 # 可能需要增大它以满足a<b

3 标准gdb命令

与大多数调试器一样，gdb提供了多种控制程序执行和检查值的方法。以下是总结，但gdb自身广泛的help提供了更多详细信息。

3.1 在gdb中设置断点

断点表示调试器将在程序中停止执行的位置。可以通过多种方式创建断点，并在不再需要时删除它们。

3.2 参数和运行

加载程序并设置一两个断点后，通常需要运行它。命令行参数通常也是必要的。

3.3 单步执行

当命中断点时，可以在调试器中单步向前，以跟踪执行路径。使用step逐行进入函数，使用next留在当前函数中越过函数调用。

3.4 打印内存和栈中的值

检查值通常是必要的，以了解程序中发生的情况。调试器可以以各种格式显示数据，包括不符合给定变量C类型的格式。

还包括打印由寄存器（如栈指针寄存器rsp）指向的内存位置的命令。这对于检查可能被推入栈中并被操作的值很有用。

3.5 TUI模式下的命令历史和屏幕管理

在gdb中，基本的编辑规则很有用。文本用户界面-tui模式会改变按键，使箭头键无法正常工作。但是，TUI模式在终端的上部区域显示源代码位置，大多数人认为这很有帮助。

3.6 其他资源

4 在GDB中调试汇编

4.1 概述

当包含汇编代码或只有二进制可执行文件时，GDB可以毫无困难地处理汇编代码。以下命令对此很有用。

在TUI模式下使用命令layout asm和layout reg，可以获得一个用于调试汇编的人体工程学布局，如下所示。

图3：在一些汇编代码上运行的gdb。顶部框架显示寄存器内容，中间显示汇编，底部显示命令。

4.2 编译和运行汇编文件（源代码可用）

使用调试标志编译汇编文件将使gdb在TUI源窗口中默认显示汇编代码，并使step命令一次移动一条指令。

> gcc -g collatz.s              # 使用调试符号编译汇编代码> gdb ./a.out                   # 在可执行文件上运行gdbgdb> tui enable# 启用文本用户界面模式gdb> break main                 # 在main处设置断点gdb> run                        # 运行到断点gdb> step                       # 步进几次以查看汇编中的位置gdb> s                          # step的简写gdb> layout regs                # 开始显示寄存器gdb> step                       # 步进以查看寄存器中的变化gdb> break collatz.s:15         # 在另一个源行设置断点gdb> continue# 运行到源行gdb> step                       # 步进gdb> winheight regs +2          # 显示更多寄存器窗口以查看eflagsgdb> quit                       # 退出调试器

4.3 调试二进制文件（无源代码可用）

没有调试符号，gdb不知道要显示什么源代码。由于二进制文件对应于汇编，可以始终使用layout asm在TUI中让调试器显示汇编代码。此外，应使用stepi命令一次执行一条汇编指令，因为step可能会尝试确定要执行的C级操作，这可能是几条汇编指令。

> gcc collatz.s                 # 不带调试符号编译汇编代码> gdb ./a.out                   # 在可执行文件上运行gdbgdb> tui enable# 启用文本用户界面模式gdb> layout asm                 # 在源窗口中显示汇编代码gdb> break main                 # 在main处设置断点gdb> run                        # 运行到断点gdb> stepi                      # 步进单个汇编指令gdb> si                         # stepi的简写gdb> layout regs                # 开始显示寄存器gdb> stepi                      # 步进以查看寄存器中的变化gdb> break *main + 14           # 在main后14字节的指令处设置断点gdb> continue# 运行到源行gdb> stepi                      # 步进gdb> winheight regs +2          # 显示更多寄存器窗口以查看eflagsgdb> quit                       # 退出调试器

4.4 其他TUI命令

gdb TUI命令和配置的官方列表在这里：https://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/TUI.html

文档中包括：

• 调整窗口高度
• 显示其他窗口
• 循环浏览窗口，使用上/下箭头滚动
• 单键模式，按i或s向前步进一条指令，让人感觉非常酷

5 二进制文件中的断点

使用C和汇编源文件设置断点可以通过文件/行号轻松完成。但是，如果没有可用的源代码，就变得有点棘手，因为必须基于其他标准设置断点。以下是一些技巧。

5.1 在函数符号/标签处断点

在汇编级别，高级语言中的函数名仍然作为"符号"存在。可以使用二进制工具如objdump -t a.out或nm a.out查看这些符号。标记为T的任何内容都是"程序文本"。在这些位置设置断点很常见。

> nm bomb                            # 显示二进制bomb中的符号...                                  # 用"T"标记的函数0000000000400df6 T main              # 有一个main函数...0000000000400f2d T phase_1           # 有phase函数0000000000400f49 T phase_2...> gdb ./bomb                         # 在调试器中运行二进制...Reading symbols from bomb...done.(gdb) break main                     # 在到达符号"main"时设置断点Breakpoint 1 at 0x400df6: file bomb.c, line 37.(gdb) break phase_1                  # 在到达符号"phase_1"时设置断点Breakpoint 2 at 0x400f2d             # 显示phase_1开始的指令内存地址(gdb) run                            # 运行Starting program: bombBreakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffe6a8) at bomb.c:37    # main中的第一个断点37      {(gdb) cont                           # 继续Continuing....Breakpoint 2, 0x0000000000400f2d in phase_1 () # phase_1中的第二个断点，注意内存地址(gdb)

5.2 在特定指令地址处断点

由于二进制文件没有行号，因此无法在特定行号设置断点。但是，二进制文件中的所有指令都有一个指令地址。可以在特定指令地址设置断点，这样当指令指针寄存器（rip）到达这些地址时，调试器将停止执行。这种语法有点奇怪：

# 注意每种情况下使用*(gdb) break *0x1248f2    # 在地址0x1248f2的指令处设置断点(gdb) break *func+24     # 在标签func + 24字节处设置断点(gdb) break *func+0x18   # 在标签func + 24字节处设置断点（0x18 == 24）

下面是一个示例，展示了在指令地址设置断点的典型用途。请注意，disas命令用于在gdb中显示当前函数中的反汇编代码，它方便地提供了从最近标签到即将到来的指令地址的一些偏移量。在TUI模式下，这些信息可能已经存在，无需使用disas。

Breakpoint 2, 0x0000000000400f2d in phase_1 ()(gdb) disas                     # 显示汇编代码和当前位置Dump of assembler code forfunction phase_1:=> 0x0000000000400f2d <+0>:     sub    $0x8,%rsp   0x0000000000400f31 <+4>:     mov    $0x402710,%esi   0x0000000000400f36 <+9>:     callq  0x401439 <strings_not_equal>   0x0000000000400f3b <+14>:    test   %eax,%eax   0x0000000000400f3d <+16>:    je     0x400f44 <phase_1+23>   0x0000000000400f3f <+18>:    callq  0x401762 <explode_bomb>   0x0000000000400f44 <+23>:    add    $0x8,%rsp   0x0000000000400f48 <+27>:    retqEnd of assembler dump.(gdb) break *0x400f36           # 在特定指令地址设置断点Breakpoint 3 at 0x400f36(gdb) cont                      # 继续执行Continuing.Breakpoint 3, 0x0000000000400f36 in phase_1 ()  # 注意停止地址与断点匹配(gdb) disas                     # 显示汇编代码和当前位置Dump of assembler code forfunction phase_1:   0x0000000000400f2d <+0>:     sub    $0x8,%rsp   0x0000000000400f31 <+4>:     mov    $0x402710,%esi=> 0x0000000000400f36 <+9>:     callq  0x401439 <strings_not_equal>   0x0000000000400f3b <+14>:    test   %eax,%eax   0x0000000000400f3d <+16>:    je     0x400f44 <phase_1+23>   0x0000000000400f3f <+18>:    callq  0x401762 <explode_bomb>   0x0000000000400f44 <+23>:    add    $0x8,%rsp   0x0000000000400f48 <+27>:    retqEnd of assembler dump.(gdb) break *phase_1+18         # 在标签偏移量处设置断点Breakpoint 4 at 0x400f3f        # 注意地址(gdb) cont                      # 继续执行Continuing.Breakpoint 4, 0x0000000000400f3f in phase_1 () # 注意地址(gdb) disas                     # 显示汇编代码和当前位置Dump of assembler code forfunction phase_1:   0x0000000000400f2d <+0>:     sub    $0x8,%rsp   0x0000000000400f31 <+4>:     mov    $0x402710,%esi   0x0000000000400f36 <+9>:     callq  0x401439 <strings_not_equal>   0x0000000000400f3b <+14>:    test   %eax,%eax   0x0000000000400f3d <+16>:    je     0x400f44 <phase_1+23>=> 0x0000000000400f3f <+18>:    callq  0x401762 <explode_bomb>   0x0000000000400f44 <+23>:    add    $0x8,%rsp   0x0000000000400f48 <+27>:    retqEnd of assembler dump.

7 处理二进制文件的其他有用工具

以下程序在大多数Unix系统上可用，在处理二进制文件时可能有用。除了GDB，它们还可以提供一些关于要查找的内容的信息。