无法在调试器中调用标准数学函数？

Question

我尝试在调试器中调用自己的函数和标准函数：

#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<stdio.h>
int i=3;
void f(){
  ++i;
  printf("%d\n",i);
}
int main(){
  ++i;
  int j=i+2;
  double d=cos(0.0);
  printf("%f\n",d);
  return 0;
}

编译这个程序并运行，它会像我预期的那样打印“1.000000”。 在 gdb 中，我尝试过：

(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x40055b: file x.c, line 10.
(gdb) r
Starting program: /home/x/a.out 

Breakpoint 1, main () at x.c:10
10    ++i;
(gdb) call f()
4
(gdb) call f()
5
(gdb) call cos(0.0)
No symbol "cos" in current context.  # WHY?????
(gdb) call printf("%d\n",i)
5
$1 = 2
(gdb) call putchar('a')
$2 = 97

为什么 gdb 甚至找不到符号？我想“-g”选项将为我的程序和标准库带来调试信息，对吧？还是我必须为标准库的调试/源代码安装额外的包？我在 ubuntu16.04

非常感谢。

Answer 1

• cos 函数是在 libm 中实现的，而不是在 libc 中。你甚至链接了 -lm 吗？
• 编译器优化掉常量表达式。没有理由在运行时计算 cos(0)。所以不需要包含 cos 函数，也不需要链接数学库。对 libm 的引用已从您的可执行文件中删除（您可以使用 readelf 或类似工具进行验证），因此 gdb 对 cos（或数学库中的任何其他函数）一无所知。
• 正如 Tom Tromey 所解释的，一种可能的解决方法是禁用 gcc 的内置函数。在此之后，我可以从 gdb 调用 cos（例如：print cos(1.0)）。

Answer 2

尽管立即出现，但 gdb 的这一部分运行良好。所以我的第一直觉是我们处于某种 GIGO 情况——gdb 非常容易受到编译器和内核的敌对行为的影响——因此需要进行一些调查。

你没有说你使用的是 C 还是 C++。

在 C++ 中，我可以看到没有为 cos 发出调试信息，并且调用已完全优化。您可以通过运行nm 来检查这一点，并注意cos 不会显示为未定义的符号；或者只是注意到这个程序在没有-lm 的情况下可以正常链接。

我对 C++ 的理论是，发生这种情况是因为在范围内有一个 constexpr 版本的 cos（我在预处理输出中看到它，但我没有尝试真正验证），因此 g++ 优化了整个通话。

对于 C，默认情况下我会看到相同的内容。但是，我可以通过将 -fno-builtin-cos 传递给 gcc 来调用 cos。但是，哈哈，debuginfo里面还是没有！

这对我来说似乎是一个 gcc 错误。通常，您不需要库的 debuginfo 来访问程序使用的库中的类型或函数。

您还可以通过尝试打印函数本身来注意到发生了一些奇怪的事情：

(gdb) p cos
$1 = {<text gnu-indirect-function variable, no debug info>} 0x7ffff7aebc50 <cos>

这是一个双重坏消息，因为“GNU 间接”函数是魔法生物，gdb 并不总是能正确理解。特别是我不认为它们可以从调试器中调用，即使安装了 debuginfo。

事实上，我唯一能做的就是在程序中获取cos的地址，然后通过那个指针调用，比如：

mumble *my_cos = &cos;
...
(gdb) print my_cos(0.0)

嗯，这并不完全正确。我也可以完成这项工作：

(gdb) info func cos@plt
All functions matching regular expression "cos@plt":

Non-debugging symbols:
0x0000000000400500  cos@plt
(gdb) p ((double(*)(double))0x0000000000400500)(0.0)
$6 = 1

这避免了 GNU 间接的东西。但是，这很不愉快。