GDB 显示堆栈帧的函数参数不正确

Question

每当 GDB 进入函数时，它不会在帧信息中显示正确的参数，而是打印垃圾数据

gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0
$ gcc tc -g #不使用其他标志
GNU gdb (Ubuntu 9.2-0ubuntu1~20.04) 9.2

程序（tc）：

#include<stdio.h>

void foo(int v){
    printf("  BAR = %d\n", v);
    }

int main(){
    int a = 8;
    foo(a);
    a = 33;
    foo(a);
    foo(85);
    }

GDB 输出：

Breakpoint 1, main () at t.c:7
7   int main(){
(gdb) step
8       int a = 8;
(gdb) step
9       foo(a);
(gdb) step
foo (v=21845) at t.c:3
3   void foo(int v){
(gdb) finish
Run till exit from #0  foo (v=21845) at t.c:3
  BAR = 8
main () at t.c:10
10      a = 33;
(gdb) s
11      foo(a);
(gdb) 
foo (v=8) at t.c:3
3   void foo(int v){
(gdb) fin
Run till exit from #0  foo (v=8) at t.c:3
  BAR = 33
main () at t.c:12
12      foo(85);
(gdb) s
foo (v=33) at t.c:3
3   void foo(int v){
(gdb) fin
Run till exit from #0  foo (v=33) at t.c:3
  BAR = 85
0x00005555555551a9 in main () at t.c:12
12      foo(85);
(gdb) s
13      }

但是在单步执行函数后执行一个步骤后，参数将写入正确的数据：

Breakpoint 1, main () at t.c:7
7   int main(){
(gdb) s
8       int a = 8;
(gdb) 
9       foo(a);
(gdb) 
foo (v=21845) at t.c:3
3   void foo(int v){
(gdb) info args
v = 21845
(gdb) s
4       printf("  BAR = %d\n", v);
(gdb) info args
v = 8

有什么办法可以解决这个问题，以便 GDB 显示正确的函数参数？

Answer 1

查看反汇编，gdb 在函数foo的第一条指令处停止，在函数序言（设置堆栈和帧指针）运行之前：

(gdb) step
9           foo(a);
(gdb) step
foo (v=21845) at t.c:3
3       void foo(int v){
(gdb) disas
Dump of assembler code for function foo:
=> 0x0000555555555149 <+0>:     endbr64
   0x000055555555514d <+4>:     push   %rbp
   0x000055555555514e <+5>:     mov    %rsp,%rbp
   0x0000555555555151 <+8>:     sub    $0x10,%rsp
   0x0000555555555155 <+12>:    mov    %edi,-0x4(%rbp)
   0x0000555555555158 <+15>:    mov    -0x4(%rbp),%eax
   0x000055555555515b <+18>:    mov    %eax,%esi
   0x000055555555515d <+20>:    lea    0xea0(%rip),%rdi        # 0x555555556004
   0x0000555555555164 <+27>:    mov    $0x0,%eax
   0x0000555555555169 <+32>:    callq  0x555555555050 <printf@plt>
   0x000055555555516e <+37>:    nop
   0x000055555555516f <+38>:    leaveq
   0x0000555555555170 <+39>:    retq
End of assembler dump.

Gdb 的 step 命令通常会跳过函数的 prologue ，也就是说，它会在 prologue 运行后停止程序。 在这里，gdb 显然没有将指令endbr64识别为任何已知序言的一部分。

我们可以看到&v超出了当前堆栈帧的边界：

(gdb) p &v
$1 = (int *) 0x7fffffffe3fc
(gdb) i r rbp rsp
rbp            0x7fffffffe420
rsp            0x7fffffffe408

由于尚未建立新的堆栈帧，gdb 将读取v的垃圾值。

多执行一些指令将设置堆栈帧并将v从%edi溢出到-0x4(%rbp) ：

(gdb) stepi
=> 0x000055555555514d <foo+4>:  push   %rbp
(gdb) stepi
=> 0x000055555555514e <foo+5>:  mov    %rsp,%rbp
(gdb) stepi
=> 0x0000555555555151 <foo+8>:  sub    $0x10,%rsp
(gdb) stepi
=> 0x0000555555555155 <foo+12>: mov    %edi,-0x4(%rbp)
(gdb) stepi
4           printf("  BAR = %d\n", v);
=> 0x0000555555555158 <foo+15>: mov    -0x4(%rbp),%eax

验证&v现在是否在堆栈帧中，并检查v的值：

(gdb) p &v
$2 = (int *) 0x7fffffffe3fc
(gdb) i r rbp rsp
rbp            0x7fffffffe400
rsp            0x7fffffffe3f0
(gdb) p v
$3 = 8

为什么会发生这种情况

当给定-fcf-protection选项时，gcc 会发出endbr64 ，这是自 19.10 版以来Ubuntu 的 gcc 中的默认设置。

一种解决方法

如果你用-fcf-protection=none编译你的程序，gdb 可以在停止前识别并运行序言，它会显示正确的v值：

(gdb) step
9           foo(a);
(gdb) step
foo (v=8) at t.c:4
4           printf("  BAR = %d\n", v);
(gdb) disas
Dump of assembler code for function foo:
   0x0000555555555139 <+0>:     push   %rbp
   0x000055555555513a <+1>:     mov    %rsp,%rbp
   0x000055555555513d <+4>:     sub    $0x10,%rsp
   0x0000555555555141 <+8>:     mov    %edi,-0x4(%rbp)
=> 0x0000555555555144 <+11>:    mov    -0x4(%rbp),%eax
   0x0000555555555147 <+14>:    mov    %eax,%esi
   0x0000555555555149 <+16>:    lea    0xeb4(%rip),%rdi        # 0x555555556004
   0x0000555555555150 <+23>:    mov    $0x0,%eax
   0x0000555555555155 <+28>:    callq  0x555555555030 <printf@plt>
   0x000055555555515a <+33>:    nop
   0x000055555555515b <+34>:    leaveq
   0x000055555555515c <+35>:    retq
End of assembler dump.

在新的 gdb 中修复

似乎在 2020 年 3 月向 gdb 添加了对endbr指令的支持，因此如果您可以使用 gdb 10.1 或更高版本，应该没问题：

$ ~/gdb10.1/bin/gdb -q t
...
(gdb) step
9           foo(a);
(gdb) step
foo (v=8) at t.c:4
4           printf("  BAR = %d\n", v);
(gdb) disas
Dump of assembler code for function foo:
   0x0000555555555149 <+0>:     endbr64
   0x000055555555514d <+4>:     push   %rbp
   0x000055555555514e <+5>:     mov    %rsp,%rbp
   0x0000555555555151 <+8>:     sub    $0x10,%rsp
   0x0000555555555155 <+12>:    mov    %edi,-0x4(%rbp)
=> 0x0000555555555158 <+15>:    mov    -0x4(%rbp),%eax
   0x000055555555515b <+18>:    mov    %eax,%esi
   0x000055555555515d <+20>:    lea    0xea0(%rip),%rdi        # 0x555555556004
   0x0000555555555164 <+27>:    mov    $0x0,%eax
   0x0000555555555169 <+32>:    call   0x555555555050 <printf@plt>
   0x000055555555516e <+37>:    nop
   0x000055555555516f <+38>:    leave
   0x0000555555555170 <+39>:    ret
End of assembler dump.