代码调试篇（4）：如何调试 glibc 源码——准备篇
Author: stormQ
Created: Monday, 08. February 2021 12:34PM
Last Modified: Wednesday, 10. February 2021 08:09AM
本文描述了调试 glibc 源码需要做的准备工作，内容包括：如何安装带调试信息的 glibc 共享库、如何获取与系统配套的 glibc 源码、如何在 gdb 中使用 glibc 源码，并通过一个简单的例子展示了这一过程。
step 1： 安装 libc-dbg
$ sudo apt-get install libc-dbg
注：libc-dbg中包含了带调试信息的ld-X.X.so、libc-X.X.so和libm-X.X.so等 glibc 共享库。
在笔者的机器上，安装libc-dbg后，这些带调试信息的共享库位于/usr/lib/debug/lib/x86_64-linux-gnu目录下，如下：
$ ls /usr/lib/debug/lib/x86_64-linux-gnu
ld-2.31.so libc-2.31.so libmemusage.so libnss_compat-2.31.so libnss_hesiod-2.31.so libpcprofile.so libSegFault.so
libanl-2.31.so libdl-2.31.so libmvec-2.31.so libnss_dns-2.31.so libnss_nis-2.31.so libresolv-2.31.so libthread_db-1.0.so
libBrokenLocale-2.31.so libm-2.31.so libnsl-2.31.so libnss_files-2.31.so libnss_nisplus-2.31.so librt-2.31.so libutil-2.31.so
我们可以通过readelf命令来验证这些共享库确实是带有调试信息的。比如：
$ readelf -S /usr/lib/debug/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.31.so | grep debug
[68] .debug_aranges PROGBITS 0000000000000000 00001ee0
[69] .debug_info PROGBITS 0000000000000000 00015910
[70] .debug_abbrev PROGBITS 0000000000000000 00951dd6
[71] .debug_line PROGBITS 0000000000000000 00a5d1bc
[72] .debug_str PROGBITS 0000000000000000 00c6f061
[73] .debug_loc PROGBITS 0000000000000000 00c9bf98
[74] .debug_ranges PROGBITS 0000000000000000 00fcbc6e
如果出现上面输出结果中以.debug开头的 sections，那么说明是带调试信息的。
step 2： 安装配套的 glibc 源码
注意： 如果系统自带的 glibc 库，比如lib.c.so的版本是 2.31。那么，直接从 GNU 官网上下载的 glibc 2.31 版本的源码可能并不匹配。这里用“可能”一词意味着，如果 ubuntu 没有修改你要调试的源码，那么是匹配的；否则，就是不匹配的。
1） 安装配套的 glibc 源码
方式 1（推荐）：
$ sudo apt-get install glibc-source
方式 2：
从 ubuntu packages 网站上手动下载系统对应的 glibc 源码，比如：glibc-source_2.31-0ubuntu9_all.deb 的下载页面。下载完成后，执行如下命令进行安装（示例）：
$ sudo dpkg -i glibc-source_2.31-0ubuntu9_all.deb
2） 解压配套的 glibc 源码
本文是以“方式 1”安装的。在笔者的机器上，安装后的 glibc 源码位于/usr/src/glibc/目录，如下：
$ ls /usr/src/glibc/
debian glibc-2.31.tar.xz
安装完成后，需要解压才能使用。假设要将其解压到/home目录下，那么执行如下命令：
$ sudo tar xvf /usr/src/glibc/glibc-2.31.tar.xz -C /home
注：tar命令中的-C <path>选项表示解压到<path>目录下。
3） 如何判断 glibc 源码是否配套
如果用 gdb 调试 glibc 源码时，出现warning: Source file is more recent than executable.。那么，通常意味着 glibc 源码是不配套的。此时，我们必须在安装配套的 glibc 源码后，才可以进行源码调试。
step 1： 准备示例程序，并生成可执行目标文件
示例程序，hello.cpp：
#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello, world. I’m %d\n", 123);
return 0;
}
注意： 这里不用使用语句printf("hello, world.\n");，因为该语句实际调用的函数是puts，而不是printf。
生成可执行目标文件——hello：
$ g++ -o hello hello.cpp -g
step 2： 调试 glibc 源码——以调试 printf 函数为例
1） 用 gdb 启动可执行目标文件——hello
$ gdb -q ./hello
Reading symbols from ./hello...
2） 带调试信息共享库所在目录（optional）
查看 gdb 是否会自动搜索并加载相应的调试信息：
(gdb) show debug-file-directory
The directory where separate debug symbols are searched for is "/usr/lib/debug".
从上面的输出结果可以看出，gdb 默认情况下会搜索/usr/lib/debug目录，加载 glibc 共享库的符号表等调试信息。而该目录正是我们上文中带调试信息的 glibc 共享库的安装目录。因此，我们不需要自己指定该目录了。
如果需要手动指定带调试信息共享库所在目录，比如/usr/lib/debug/，命令如下：
(gdb) set debug-file-directory /usr/lib/debug/
3） 指定 glibc 源码所在的目录
(gdb) directory /home/glibc-2.31/stdio-common/
Source directories searched: /home/glibc-2.31/stdio-common:$cdir:$cwd
注意： 由于printf函数的底层实现函数位于printf.c源文件中，而printf.c位于目录glibc-2.31/stdio-common目录下。所以，要调试printf函数的实现，需要指定该目录。
4） 运行可执行目标文件
(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x1149: file hello.cpp, line 4.
Starting program: /home/xxq/Desktop/hello
Temporary breakpoint 1, main () at hello.cpp:4
4 {
5） 设置断点，并继续执行
printf底层实现函数的名称为__printf。所以，我们在__printf函数开始处设置断点。断点设置后，继续执行，就进入了该函数。
(gdb) b __printf
Breakpoint 2 at 0x7ffff7e24e10: file printf.c, line 28.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 2, __printf (format=0x555555556004 "hello, world. I’m %d\n") at printf.c:28
28 {
6） 查看__printf函数的源码
(gdb) l
23
24 /* Write formatted output to stdout from the format string FORMAT. */
25 /* VARARGS1 */
26 int
27 __printf (const char *format, ...)
28 {
29 va_list arg;
30 int done;
31
32 va_start (arg, format);
此时，我们成功地在调试 glibc 源码了。