《软件调试》张银奎[PDF]

内容简介:

围绕如何实现高效调试这一主题，本书深入系统地介绍了以调试器为核心的各种软件调试技术。本书共30章，分为6篇。第1篇介绍了软件调试的概况和简要历史。第2篇以英特尔架构(IA)的CPU为例，介绍了计算机系统的硬件核心所提供的调试支持，包括异常、断点指令、单步执行标志、分支监视、JTAG和MCE等。第3篇以Windows操作系统为例，介绍了计算机系统的软件核心中的调试设施，包括内核调试引擎、用户态调试子系统、异常处理、验证器、错误报告、事件追踪、故障转储、硬件错误处理等。第4篇以Visual C/C++编译器为例，介绍了生产软件的主要工具的调试支持，重点讨论了编译期检查、运行期检查及调试符号。第5篇讨论了软件的可调试性，探讨了如何在软件架构设计和软件开发过程中加入调试支持，使软件更容易被调试。在前5篇内容的基础上，第6篇首先介绍了调试器的发展历史、典型功能和实现方法，然后全面介绍了WinDBG调试器，包括它的模块结构、工作模型、使用方法和主要调试功能的实现细节。
本书是对软件调试技术在过去50年中所取得成就的全面展示，也是对作者本人在软件设计和系统开发第一线奋战10多年的经验总结。本书理论与实践紧密结合，选取了大量具有代表性和普遍意义的技术细节进行讨论，是学习软件调试技术的宝贵资料，适合每一位希望深刻理解软件和自由驾驭软件的人阅读，特别是从事软件开发、测试、支持的技术人员和有关的研究人员。

作者简介:

张银奎,高级软件工程师，高端调试网站主要创始人，《程序员 》杂志“软件调试”专栏作者。

内容截图:

第1篇 绪论
第1章 软件调试基础
1.1 简介
1.2 基本特征
1.3 简要历史
1.4 分类
1.5 调试技术概览
1.6 错误与缺欠
1.7 与软件工程的关系
1.8 本章总结
第2篇 CPU的调试支持
第2章 CPU基础
2.1 指令和指令集
2.2 IA-32处理器
2.3 CPU的操作模式
2.4 寄存器
2.5 理解保护模式
2.6 段机制
2.7 分页机制(Paging)
2.8 系统概貌
2.9 本章总结
第3章 中断和异常
3.1 概念和差异
3.2 异常的分类
3.3 异常例析
3.4 中断/异常优先级
3.5 中断/异常处理
3.6 本章总结
第4章 断点和单步执行
4.1 软件断点
4.2 硬件断点
4.3 陷阱标志
4.4 实模式调试器例析
4.5 本章总结
第5章 分支记录和性能监视
5.1 分支监视概览
5.2 使用寄存器的分支记录
5.3 使用内存的分支记录
5.4 DS示例：CpuWhere
5.5 性能监视
5.6 本章总结
第6章 机器检查架构(MCA)
6.1 奔腾处理器的机器检查机制
6.2 MCA
6.3 编写MCA软件
6.4 本章总结
第7章 JTAG调试
7.1 简介
7.2 JTAG原理
7.3 JTAG应用
7.4 IA-32处理器的JTAG支持
7.5 本章总结
第3篇 操作系统的调试支持
第8章 Windows概要
8.1 简介
8.2 进程和进程空间
8.3 内核模式和用户模式
8.4 架构和系统部件
8.5 本章总结
第9章 用户态调试模型
9.1 概览
9.2 采集调试消息
9.3 发送调试消息
9.4 调试子系统服务器(XP之后)
9.5 调试子系统服务器(XP之前)
9.6 比较两种模型
9.7 NTDLL中的调试支持例程
9.8 调试API 224
9.9 本章总结
第10章 用户态调试过程
10.1 调试器进程
10.2 被调试进程
10.3 从调试器中启动被调试程序
10.4 附加到已经启动的进程
10.5 处理调试事件
10.6 中断到调试器
10.7 输出调试字符串
10.8 终止调试会话
10.9 本章总结
第11章 中断和异常管理
11.1 中断描述符表
11.2 异常的描述和登记
11.3 异常分发过程
11.4 结构化异常处理(SEH)
11.5 向量化异常处理(VEH)
11.6 本章总结
第12章 未处理异常和JIT调试
12.1 简介
12.2 默认的异常处理器
12.3 未处理异常过滤函数
12.4 应用程序错误对话框
12.5 JIT调试和Dr. Watson
12.6 顶层异常过滤函数
12.7 Dr. Watson
12.8 DRWTSN32的日志文件
12.9 用户态转储文件
12.10 本章总结
第13章 硬错误和蓝屏
13.1 硬错误提示
13.2 蓝屏终止(BSOD)
13.3 系统转储文件
13.4 分析系统转储文件
13.5 辅助的错误提示方法
13.6 配置错误提示机制
13.7 防止滥用错误提示机制
13.8 本章总结
第14章 错误报告
14.1 WER 1.0
14.2 系统错误报告
14.3 WER服务器端
14.4 WER 2.0
14.5 CER
14.6 本章总结
第15章 日志
15.1 日志简介
15.2 ELF的架构
15.3 ELF的数据组织
15.4 察看和使用ELF日志
15.5 CLFS的组成和原理
15.6 CLFS的使用方法
15.7 本章总结
第16章 事件追踪
16.1 简介
16.2 ETW的架构
16.3 提供ETW消息
16.4 控制ETW会话
16.5 消耗ETW消息
16.6 格式描述
16.7 NT Kernel Logger
16.8 Global Logger Session
16.9 Crimson API
16.10 本章总结
第17章 WHEA
17.1 目标和架构
17.2 错误源
17.3 错误处理过程
17.4 错误持久化
17.5 注入错误
17.6 本章总结
第18章 内核调试引擎
18.1 概览
18.2 连接
18.3 启用
18.4 初始化
18.5 内核调试协议
18.6 与内核交互
18.7 建立和维持连接
18.8 本地内核调试
18.9 本章总结
第19章 Windows的验证机制
19.1 简介
19.2 驱动验证器的工作原理
19.3 使用驱动验证器
19.4 应用程序验证器的工作原理
19.5 使用应用程序验证器
19.6 本章总结
第4篇 编译器的调试支持
第20章 编译和编译期检查
20.1 程序的构建过程
20.2 编译
20.3 Visual C++编译器
20.4 编译错误和警告
20.5 编译期检查
20.6 标准标注语言
20.7 本章总结
第21章 运行库和运行期检查
21.1 C/C++运行库
21.2 链接运行库
21.3 运行库的初始化和清理
21.4 运行期检查
21.5 报告运行期检查错误
21.6 本章总结
第22章 栈和函数调用
22.1 简介
22.2 栈的创建过程
22.3 CALL和RET指令
22.4 局部变量和栈帧
22.5 帧指针省略(FPO)
22.6 栈指针检查
22.7 调用协定
22.8 栈空间的增长和溢出
22.9 栈下溢
22.10 缓冲区溢出
22.11 变量检查
22.12 基于Cookie的安全检查
22.13 本章总结
第23章 堆和堆检查
23.1 理解堆
23.2 堆的创建和销毁
23.3 分配和释放堆块
23.4 堆的内部结构
23.5 低碎片堆(LFH)
23.6 堆的调试支持
23.7 栈回溯数据库
23.8 堆溢出和检测
23.9 页堆
23.10 准页堆
23.11 CRT堆
23.12 CRT堆的调试堆块
23.13 CRT堆的调试功能
23.14 堆块转储
23.15 泄漏转储
23.16 本章总结
第24章 异常处理代码的编译
24.1 概览
24.2 FS:[0]链条
24.3 遍历FS:[0]链条
24.4 执行异常处理函数
24.5 __try{}__except()结构
24.6 安全问题
24.7 本章总结
第25章 调试符号
25.1 名称修饰
25.2 调试信息的存储格式
25.3 目标文件中的调试信息
25.4 PE文件中的调试信息
25.5 DBG文件
25.6 PDB文件
25.7 有关的编译和链接选项
25.8 PDB文件中的数据表
25.9 本章总结
第5篇 可调试性
第26章 可调试性概览
26.1 简介
26.2 Showstopper和未雨绸缪
26.3 基本原则
26.4 不可调试代码
26.5 可调试性例析
26.6 与安全、性能和商业秘密的关系
26.7 本章总结
第27章 可调试性的实现
27.1 角色和职责
27.2 可调试架构
27.3 通过栈回溯实现可追溯性
27.4 数据的可追溯性
27.5 可观察性的实现
27.6 自检和自动报告
27.7 本章总结
第6篇 调试器
第28章 调试器概览
28.1 TX-0计算机和FLIT调试器
28.2 小型机和DDT调试器
28.3 个人计算机和它的调试器
28.4 调试器的功能
28.5 分类标准
28.6 实现模型
28.7 经典架构
28.8 HPD标准
28.9 本章总结
第29章 WinDBG及其实现
29.1 WinDBG溯源
29.2 C阶段的架构
29.3 重构
29.4 调试器引擎的架构
29.5 调试目标
29.6 调试会话
29.7 接收和处理命令
29.8 本章总结
第30章 WinDBG用法详解
30.1 工作空间
30.2 命令概览
30.3 用户界面
30.4 输入和执行命令
30.5 建立调试会话
30.6 终止调试会话
30.7 理解上下文
30.8 调试符号
30.9 事件处理
30.10 控制调试目标
30.11 单步执行
30.12 使用断点
30.13 控制进程和线程
30.14 观察栈
30.15 分析内存
30.16 遍历链表
30.17 调用目标程序的函数
30.18 命令程序
30.19 本章总结
附录A 示例程序列表
附录B WinDBG标准命令列表
索引