iOS调试-LLDB学习总结

Xcode的使用中总是离不开调试这个环境,在一年多的iOS开发时间中,我更多地依赖于XCode本身提供的GUI工具来进行调试,而对LLDB敬而远之,这段时间好好学习了LLDB的使用,发觉我错过了太多东西了……因此做一个比较完备的总结,也希望在写这篇文章的过程中进一步学习LLDB调试的各种实践方法。

LLDB阐述

LLDB 是一个有着 REPL 的特性和 C++ ,Python 插件的开源调试器。LLDB 绑定在 Xcode 内部,存在于主窗口底部的控制台中。调试器允许你在程序运行的特定时暂停它,你可以查看变量的值,执行自定的指令,并且按照你所认为合适的步骤来操作程序的进展。(摘自 与调试器共舞)

它的基本语法为

<command> [<subcommand> [<subcommand>...]] <action> [-options [option-value]] [argument [argument...]]

在XCode中,我们需要在程序暂停进入调试状态时才能使用LLDB,可以通过breakpoint、watchpoint、或者XCode的调试台自带的暂停按钮使程序暂停。

快捷键

为了方便查询,就直接在文章开头po出常用的快捷键菜单把~

快捷键功能 命令
暂停/继续 cmd + ctrl + Y
控制台显示/隐藏 cmd + Y
光标切换到控制台 cmd + shift + C
清空控制台 cmd + K
step over F6
step into F7
step out F8

HELP

LLDB的入门与Linux命令入门类似,可以通过执行help命令来查询这个命令的意义和详细参数

从描述中我们能看出thread backtrace是用来查询暂停时的线程堆栈的,并了解了可以带入的入参。

唯一匹配原则

LLDB有个很省事的特性,如果输入的字母已经能匹配到某个命令,就可以直接执行,等于输入了完整的命令。

可以看到expressione是等价的

变量查询与修改

  1. expression

    expression 可简写为e,作用为执行一个表达式,首当其冲,它肯定可以用来查询当前堆栈变量的值。

    当然e的更主要的用法是通过执行表达式,动态修改当前线程堆栈变量的值,从而达到调试的目的(其实查询也很主要,只是会用另一种方式查询)。
    比如,我们可以在某个if..else..的语句前打上断点,直接修改条件表达式的值,使程序覆盖了不同分支,而不用苦心积虑地停止程序、hard code变量值来进行调试,节省了一大坨修改与编译时间。

在上面这份测试代码,在进入条件判断语句前打了断点,那我们可以通过e命令,来自由控制程序走向任何一个分支。

我们也可以通过执行表达式,实时改变当前的UI界面,方便界面代码的调试,比如我们可以执行下面代码来改变当前UI,让cellItem的边框显示出来,以判断我们的界面布局是否正确。
e @import UIKit
e cellItem.layer.borderWidth = 1
这里有个特殊的问题,由于程序已经被断点暂停了,因此执行UI更新的线程也被暂停了。我们可以通过让程序继续运行,也可以通过另一条表达式来更新UI。
e (void)[CATransaction flush]

> 我们也可以用 `call` 来代替 `expression --`,其实我觉得用`e`更方便。 =。=
  1. ppo

    在上面说过,在调试中,我们一般用e命令来修改变量,而查询变量一般用ppo命令。
    po的作用为打印对象,事实上,我们可以通过help po得知,poexpression -O --的简写,我们可以通过它打印出对象,而不是打印对象的指针。而值得一提的是,在 help expression 返回的帮助信息中,我们可以知道,po命令会尝试调用对象的 description 方法来取得对象信息,因此我们也可以重载某个对象的description方法,使我们调试的时候能获得可读性更强,更全面的信息。

    -(NSString*)description
    {
        return [NSString stringWithFormat:@"Portal[%@, %@, %@, %@, %@, %@, %@]", ssid, mpUrl, ticket, authUrl, _openid, _tid, extend];
    }
    

    p即是print,也是expression --的缩写,与po不同,它不会打出对象的详细信息,只会打印出一个$符号,数字,再加上一段地址信息。由于po命令下,对象的description 有可能被随便乱改,没有输出地址消息。

$符号在LLDB中代表着变量的分配。每次使用p后,会自动为你分配一个变量,后面再次想使用这个变量时,就可以直接使用。我们可以直接使用这个地址做一些转换,获取对象的信息

断点

  1. breakpoint
    所有调试都是由断点开始的,我们接触的最多,就是以breakpoint命令为基础的断点。
    一般我们对breakpoint命令使用得不多,而是在XCode的GUI界面中直接添加断点。除了直接触发程序暂停供调试外,我们可以进行进一步的配置。
  • 添加condition,一般用于多次调用的函数或者循坏的代码中,在作用域内达到某个条件,才会触发程序暂停
  • 忽略次数,这个很容易理解,在忽略触发几次后再触发暂停
  • 添加Action,为这个断点添加子命令、脚本、shell命令、声效(有个毛线用)等Action,我的理解是一个脚本化的功能,我们可以在断点的基础上添加一些方便调试的脚本,提高调试效率。
  • 自动继续,配合上面的添加Action,我们就可以不用一次又一次的暂停程序进行调试来查询某些值(大型程序中断一次还是会有卡顿),直接用Action将需要的信息打印在控制台,一次性查看即可。

除去在代码中直接点击添加断点外,我们也可以在 command + 7 breakpoint页面下直接添加相关的断点。我们常用的有 Exception Breakpoint 与 Symbolic Breakpoint

  • Add Exception Breakpoint
    Exception Breakpoint为异常断点。在某些情况下,TableView的数据源与UI操作不一致,或者容器插入了nil的指针,将消息传至野指针,都会导致程序的crash,并且LLDB输出的信息不是很友好。加上异常断点,能够使程序在抛出异常的栈自动暂停,可直接定位导致抛出异常的代码。在一般的开发流程中,都建议开启这个异常断点,反正你总是会crash的嘿嘿。
  • Add Symbolic Breakpoint
    Symbolic Breakpoint 为符号断点。有时候,我们并不清楚程序会在什么情况下调用某一个函数,那我们可以通过符号断点来获取调用该函数时的程序堆栈。当然,在自己实现的类,我们也可以在该函数实现的地方打上断点,但如果需要定位其他框架提供的API的调用,就只能使用符号断点啦。

当然,LLDB的breakpoint命令也可以实现上述的功能,因为不常用,所以这里就简单列举一些用法。 breakpoint set -n trigger //在所有类的trigger函数实现中打上断点

    breakpoint set -f ViewController.m -n trigger //在ViewController.m中的trigger方法打上断点 
    breakpoint set -f ViewController.m -l 50 //在ViewController.m的50行打上断点 
    breakpoint set -f ViewController.m -n trigger: -c testCondition > 5 //在ViewController.m中的trigger方法打上断点并添加condition, testCondition大于5时触发断点 
    breakpoint set -n trigger -o //单次断点 
    breakpoint command add -o "frame info" 3 //在设置的三号断点加入子命令frame info 
    breakpoint list // 列出所有断点 
    breakpoint delete 3 //删除3号断点
  1. watchpoint

有时候我们会关心类的某个属性什么时候被人修改了,最简单的方法当然就是在setter的方法打断点,或者在@property的属性生命行打上断点。这样当对象的setter方法被调用时,就会触发这个断点。


当然这么做是有缺点的,对于直接访问内存地址的修改,setter方法的断点并没有办法监控得到,因此我们需要用到watchpoint命令。
watchpoint命令在XCode的GUI中也可以直接使用,当程序暂停时,我们能对当前程序栈中的变量设置watchpoint。值得注意的是,watchpoint是直接设置到该变量所在的内存地址上的,所以当这个变量释放了后,watchpoint仍然是对这个地址的内存生效的。

我们也可以在LLDB中直接用watchpoint命令,可以通过选项实现更多效果。

    watchpoint set self->testVar     //为该变量地址设置watchpoint
    watchpoint set expression 0x00007fb27b4969e0 //为该内存地址设置watchpoint,内存地址可从前文提及的`p`命令获取
    watchpoint command add -o 'frame info' 1  //为watchpoint 1号加上子命令 `frame info`
    watchpoint list //列出所有watchpoint
    watchpoint delete // 删除所有watchpoint

堆栈

  1. threadbt

bt即是thread backtrace,作用是打印出当前线程的堆栈信息。当程序发生了crash后,我们可以用该命令打印出发生crash的当前的程序堆栈,查询出发生crash的调用路径。由于比较常用,所以LLDB直接给它一个特殊的bt别名。
thread另一个比较常用的用法是 thread return,调试的时候,我们希望在当前执行的程序堆栈直接返回一个自己想要的值,可以执行该命令直接返回。
thread return <expr>
在这个断点中,我们可以执行 thread return NO让该函数调用直接返回NO ,在调试中轻松覆盖任何函数的返回路径。

  1. frame

frame即是帧,其实就是当前的程序堆栈,我们输入bt命令,打印出来的其实是当前线程的frame。
在调试中,一般我们比较关心当前堆栈的变量值,我们可以使用frame variable来获取全部变量值。当然也可以输入特定变量名,来获取单独的变量值,如frame v self-> testVar来获取testVar的值。

End

全文暂时完~在接下来的实践与学习中,如果有好玩的新东西,也会补充到这里来。

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