C语言的位域调试——软件调试

问题：已知

struct A

{

char a:2;

unsigned int b:3；

} a;

a.a=6;

a.b=7;

int b,c;

b=a.a;

c=a.b;

调试分析为何输出b为0xFFFFFFE，c为0x7？

下面分析上述问题；

目的：

1．熟悉 gdb调试命令及汇编环境下调试。

2．学会在Windows的GDB调试Linux的应用程序及objdump调试。

3.分析程序的单步执行，确认每一步的原理；

4.看调试器是如何取得位域的值，如何修改位域的值

环境：

计算机(Windows8.1）、gdb-7.12.1、VMware虚拟机（Ubuntu)、eclipse

1、分析程序的单步执行，确认每一步的原理。

(1)通过eclipse打开程序，编译调试。点击window，选择show view 选项，在子菜单中选择Disassembly选项，查看源码的汇编语言。

同时点击Register选项，方便查看寄存器变量值。

(2)得到源码的汇编代码，单步调试程序，通过汇编语言和寄存器变量的变化确认每一步程序执行的原理。查看eax值在单步机器指令执行后的变化可以采用gdb中的si命令和i r命令，将执行结果输出到exercise1pot1.txt中。

其中部分结果截图如下：

15 a.a=6;	详解	eax的值
movzbl 0x14(%esp),%eax	将0x14的第一个字节以高位补0的方式放入eax寄存器中	0x0
and $0xfffffffc,%eax	将eax中的值与0xfffffffc进行位与操作，将结果存入eax中。所以此操作是将eax的最低2位清空	0x0
or $0x2,%eax	将eax中的值与10进行位或操作，将结果存入eax中。也就是给eax的最低2位中写入10。	0x2
mov %al,0x14(%esp)	将al(eax的最低8位：0000 0010)中的值回写到0x14的第一个字节中	0x2

第一条赋值语句a.a=6;执行完成。根据汇编语言可以看出这一段实现了截断，再联系前面可知，是由于char a:2;位域a只占了2个比特位。6（110）赋值下来变成了2（10）。再看下一句赋值语句：

16 a.b=7;	详解	eax的值
movzbl 0x14(%esp),%eax	将0x14的第一个字节以高位补0的方式放入eax寄存器中	0x2
or $0x1c,%eax	将eax中的值与11100进行位或操作，将结果存入eax中。也就是给eax的2-4位中写入111。	0x1e
mov %al,0x14(%esp)	将al(eax的最低8位：0001 1110)中的值回写到0x14的第一个字节中	0x1e

第二条赋值语句a.b=7;执行完成。根据汇编语言可以看出这一段实现赋值，而没有发生上面出现的截断，再联系前面可知，是由于char b:3;位域b只占了3个比特位。7（111）的二进制表示刚好是3位。再看下一句赋值语句：

18 c=a.a;	详解	eax的值
movzbl 0x14(%esp),%eax	将0x14的第一个字节以高位补0的方式放入eax寄存器中	0x1e
shl $0x6,%eax	将eax寄存器中的值左移6位放入eax寄存器中	0x780
sar $0x6,%al	将eax寄存器中低八位的值右移6位放入eax寄存器中	0x7fe
movsbl %al,%eax	将al寄存器的内容进行符号扩展后放置到edx寄存器中	0xfffffffe
mov %eax,0x18(%esp)	将寄存器eax中的内容（a的地址）传给寄存器中的变量c	0xfffffffe