软件调试

第1篇 绪论 1

第1章 软件调试基础 3

1.1 简介 3

1.2 基本特征 6

1.3 简要历史 8

1.4 分类 12

1.5 调试技术概览 15

1.6 错误与缺欠 20

1.7 与软件工程的关系 24

1.8 本章总结 26

第2篇 CPU的调试支持 27

第2章 CPU基础 29

2.1 指令和指令集 29

2.2 IA-32处理器 32

2.3 CPU的操作模式 38

2.4 寄存器 40

2.5 理解保护模式 46

2.6 段机制 50

2.7 分页机制（Paging） 55

2.8 系统概貌 62

2.9 本章总结 64

第3章 中断和异常 65

3.1 概念和差异 65

3.2 异常的分类 67

3.3 异常例析 69

3.4 中断/异常优先级 72

3.5 中断/异常处理 73

3.6 本章总结 74

第4章 断点和单步执行 75

4.1 软件断点 75

4.2 硬件断点 83

4.3 陷阱标志 95

4.4 实模式调试器例析 100

4.5 本章总结 105

第5章 分支记录和性能监视 107

5.1 分支监视概览 107

5.2 使用寄存器的分支记录 108

5.3 使用内存的分支记录 113

5.4 DS示例：CpuWhere 117

5.5 性能监视 123

5.6 本章总结 132

第6章 机器检查架构（MCA） 133

6.1 奔腾处理器的机器检查机制 134

6.2 MCA 135

6.3 编写MCA软件 141

6.4 本章总结 145

第7章 JTAG调试 147

7.1 简介 147

7.2 JTAG原理 149

7.3 JTAG应用 154

7.4 IA-32处理器的JTAG支持 156

7.5 本章总结 161

第3篇 操作系统的调试支持 163

第8章 Windows概要 165

8.1 简介 165

8.2 进程和进程空间 167

8.3 内核模式和用户模式 176

8.4 架构和系统部件 184

8.5 本章总结 192

第9章 用户态调试模型 193

9.1 概览 193

9.2 采集调试消息 196

9.3 发送调试消息 200

9.4 调试子系统服务器（XP之后） 203

9.5 调试子系统服务器（XP之前） 210

9.6 比较两种模型 219

9.7 NTDLL中的调试支持例程 221

9.8 调试API 224

9.9 本章总结 226

第10章 用户态调试过程 227

10.1 调试器进程 227

10.2 被调试进程 231

10.3 从调试器中启动被调试程序 234

10.4 附加到已经启动的进程 240

10.5 处理调试事件 243

10.6 中断到调试器 251

10.7 输出调试字符串 259

10.8 终止调试会话 266

10.9 本章总结 271

第11章 中断和异常管理 273

11.1 中断描述符表 273

11.2 异常的描述和登记 280

11.3 异常分发过程 284

11.4 结构化异常处理（SEH） 290

11.5 向量化异常处理（VEH） 302

11.6 本章总结 308

第12章 未处理异常和JIT调试 309

12.1 简介 309

12.2 默认的异常处理器 311

12.3 未处理异常过滤函数 318

12.4 应用程序错误对话框 328

12.5 JIT调试和Dr. Watson 334

12.6 顶层异常过滤函数 340

12.7 Dr. Watson 343

12.8 DRWTSN32的日志文件 347

12.9 用户态转储文件 351

12.10 本章总结 357

第13章 硬错误和蓝屏 359

13.1 硬错误提示 359

13.2 蓝屏终止（BSOD） 366

13.3 系统转储文件 371

13.4 分析系统转储文件 374

13.5 辅助的错误提示方法 380

13.6 配置错误提示机制 384

13.7 防止滥用错误提示机制 389

13.8 本章总结 390

第14章 错误报告 391

14.1 WER 1.0 392

14.2 系统错误报告 395

14.3 WER服务器端 397

14.4 WER 2.0 399

14.5 CER 403

14.6 本章总结 404

第15章 日志 405

15.1 日志简介 405

15.2 ELF的架构 406

15.3 ELF的数据组织 409

15.4 察看和使用ELF日志 413

15.5 CLFS的组成和原理 414

15.6 CLFS的使用方法 416

15.7 本章总结 420

第16章 事件追踪 421

16.1 简介 421

16.2 ETW的架构 422

16.3 提供ETW消息 424

16.4 控制ETW会话 425

16.5 消耗ETW消息 427

16.6 格式描述 428

16.7 NT Kernel Logger 432

16.8 Global Logger Session 436

16.9 Crimson API 440

16.10 本章总结 443

第17章 WHEA 445

17.1 目标和架构 445

17.2 错误源 450

17.3 错误处理过程 452

17.4 错误持久化 457

17.5 注入错误 459

17.6 本章总结 459

第18章 内核调试引擎 461

18.1 概览 462

18.2 连接 465

18.3 启用 475

18.4 初始化 478

18.5 内核调试协议 483

18.6 与内核交互 492

18.7 建立和维持连接 502

18.8 本地内核调试 509

18.9 本章总结 511

第19章 Windows的验证机制 513

19.1 简介 514

19.2 驱动验证器的工作原理 515

19.3 使用驱动验证器 521

19.4 应用程序验证器的工作原理 526

19.5 使用应用程序验证器 533

19.6 本章总结 537

第4篇 编译器的调试支持 539

第20章 编译和编译期检查 541

20.1 程序的构建过程 541

20.2 编译 543

20.3 Visual C++编译器 544

20.4 编译错误和警告 549

20.5 编译期检查 551

20.6 标准标注语言 555

20.7 本章总结 558

第21章 运行库和运行期检查 559

21.1 C/C++运行库 559

21.2 链接运行库 562

21.3 运行库的初始化和清理 565

21.4 运行期检查 569

21.5 报告运行期检查错误 574

21.6 本章总结 580

第22章 栈和函数调用 581

22.1 简介 581

22.2 栈的创建过程 585

22.3 CALL和RET指令 590

22.4 局部变量和栈帧 595

22.5 帧指针省略（FPO） 604

22.6 栈指针检查 606

22.7 调用协定 609

22.8 栈空间的增长和溢出 616

22.9 栈下溢 623

22.10 缓冲区溢出 624

22.11 变量检查 628

22.12 基于Cookie的安全检查 636

22.13 本章总结 642

第23章 堆和堆检查 643

23.1 理解堆 644

23.2 堆的创建和销毁 646

23.3 分配和释放堆块 649

23.4 堆的内部结构 654

23.5 低碎片堆（LFH） 661

23.6 堆的调试支持 662

23.7 栈回溯数据库 666

23.8 堆溢出和检测 670

23.9 页堆 677

23.10 准页堆 683

23.11 CRT堆 688

23.12 CRT堆的调试堆块 692

23.13 CRT堆的调试功能 698

23.14 堆块转储 700

23.15 泄漏转储 704

23.16 本章总结 709

第24章 异常处理代码的编译 711

24.1 概览 711

24.2 FS:[0]链条 713

24.3 遍历FS:[0]链条 716

24.4 执行异常处理函数 721

24.5 __try{}__except()结构 724

24.6 安全问题 732

24.7 本章总结 737

第25章 调试符号 739

25.1 名称修饰 739

25.2 调试信息的存储格式 742

25.3 目标文件中的调试信息 745

25.4 PE文件中的调试信息 753

25.5 DBG文件 762

25.6 PDB文件 764

25.7 有关的编译和链接选项 771

25.8 PDB文件中的数据表 775

25.9 本章总结 780

第5篇 可调试性 781

第26章 可调试性概览 783

26.1 简介 783

26.2 Showstopper和未雨绸缪 784

26.3 基本原则 787

26.4 不可调试代码 792

26.5 可调试性例析 794

26.6 与安全、性能和商业秘密的关系 798

26.7 本章总结 799

第27章 可调试性的实现 801

27.1 角色和职责 801

27.2 可调试架构 804

27.3 通过栈回溯实现可追溯性 808

27.4 数据的可追溯性 815

27.5 可观察性的实现 821

27.6 自检和自动报告 830

27.7 本章总结 832

第6篇 调试器 833

第28章 调试器概览 835

28.1 TX-0计算机和FLIT调试器 835

28.2 小型机和DDT调试器 837

28.3 个人计算机和它的调试器 841

28.4 调试器的功能 845

28.5 分类标准 852

28.6 实现模型 853

28.7 经典架构 859

28.8 HPD标准 862

28.9 本章总结 866

第29章 WinDBG及其实现 867

29.1 WinDBG溯源 867

29.2 C阶段的架构 872

29.3 重构 875

29.4 调试器引擎的架构 881

29.5 调试目标 887

29.6 调试会话 892

29.7 接收和处理命令 899

29.8 本章总结 904

第30章 WinDBG用法详解 905

30.1 工作空间 905

30.2 命令概览 908

30.3 用户界面 911

30.4 输入和执行命令 916

30.5 建立调试会话 923

30.6 终止调试会话 927

30.7 理解上下文 930

30.8 调试符号 933

30.9 事件处理 944

30.10 控制调试目标 951

30.11 单步执行 955

30.12 使用断点 962

30.13 控制进程和线程 969

30.14 观察栈 973

30.15 分析内存 978

30.16 遍历链表 987

30.17 调用目标程序的函数 992

30.18 命令程序 994

30.19 本章总结 997

附录A 示例程序列表 999

附录B WinDBG标准命令列表 1003

索引 1005