iOS---用LLDB调试,让移动开发更简单(一)
因文章字数超过限制,所以拆分成了上下篇
LLDB的Xcode默认的调试器,它与LLVM编译器一起,带给我们更丰富的流程控制和数据检测的调试功能。平时用Xcode运行程序,实际走的都是LLDB。熟练使用LLDB,可以让你debug事半功倍。
LLDB基础知识
LLDB控制台
Xcode中内嵌了LLDB控制台,在Xcode中代码的下方,我们可以看到LLDB控制台。
LLDB控制台平时会输出一些log信息。如果我们想输入命令调试,必须让程序进入暂停状态。让程序进入暂停状态的方式主要有2种:
断点或者watchpoint: 在代码中设置一个断点(watchpoint),当程序运行到断点位置的时候,会进入stop状态
直接暂停,控制台上方有一个暂停按钮,上图红框已标出,点击即可暂停程序
LLDB语法
在使用LLDB之前,我们来先看看LLDB的语法,了解语法可以帮助我们清晰的使用LLDB:
<command> [<subcommand> [<subcommand>...]] <action> [-options [option-value]] [argument [argument...]]
一眼看上去可能比较迷茫,给大家解释一下:
<command>(命令)和<subcommand>(子命令):LLDB调试命令的名称。命令和子命令按层级结构来排列:一个命令对象为跟随其的子命令对象创建一个上下文,子命令又为其子命令创建一个上下文,依此类推。
<action>:执行命令的操作
<options>:命令选项
<arguement>:命令的参数
[]:表示命令是可选的,可以有也可以没有
举个例子,假设我们给main方法设置一个断点,我们使用下面的命令:
breakpoint set -n main
这个命令对应到上面的语法就是:
command: breakpoint 表示断点命令
action: set 表示设置断点
option: -n 表示根据方法name设置断点
arguement: mian 表示方法名为mian
原始(raw)命令
LLDB支持不带命令选项(options)的原始(raw)命令,原始命令会将命令后面的所有东西当做参数(arguement)传递。不过很多原始命令也可以带命令选项,当你使用命令选项的时候,需要在命令选项后面加--区分命令选项和参数。
e.g: 常用的expression就是raw命令,一般情况下我们使用expression打印一个东西是这样的:
(lldb) expression count
(int) $2 = 4
当我们想打印一个对象的时候。需要使用-O命令选项,我们应该用--将命令选项和参数区分:
(lldb) expression -O -- self
<ViewController: 0x7f9000f17660>
唯一匹配原则
LLDB的命令遵循唯一匹配原则:假如根据前n个字母已经能唯一匹配到某个命令,则只写前n个字母等效于写下完整的命令。
e.g: 前面提到我设置断点的命令,我们可以使用唯一匹配原则简写,下面2条命令等效:
breakpoint set -n main
br s -n main
~/.lldbinit
LLDB有了一个启动时加载的文件~/.lldbinit,每次启动都会加载。所以一些初始化的事儿,我们可以写入~/.lldbinit中,比如给命令定义别名等。但是由于这时候程序还没有真正运行,也有部分操作无法在里面玩,比如设置断点。
LLDB命令
expression
expression命令的作用是执行一个表达式,并将表达式返回的结果输出。expression的完整语法是这样的:
expression <cmd-options> -- <expr>
<cmd-options>:命令选项,一般情况下使用默认的即可,不需要特别标明。
--: 命令选项结束符,表示所有的命令选项已经设置完毕,如果没有命令选项,--可以省略
<expr>: 要执行的表达式
说expression是LLDB里面最重要的命令都不为过。因为他能实现2个功能。
执行某个表达式。 我们在代码运行过程中,可以通过执行某个表达式来动态改变程序运行的轨迹。 假如我们在运行过程中,突然想把self.view颜色改成红色,看看效果。我们不必写下代码,重新run,只需暂停程序,用expression改变颜色,再刷新一下界面,就能看到效果
// 改变颜色
(lldb) expression -- self.view.backgroundColor = [UIColor redColor]
// 刷新界面
(lldb) expression -- (void)[CATransaction flush]
将返回值输出。 也就是说我们可以通过expression来打印东西。 假如我们想打印self.view:
(lldb) expression -- self.view
(UIView *) $1 = 0x00007fe322c18a10
p & print & call
一般情况下,我们直接用expression还是用得比较少的,更多时候我们用的是p、print、call。这三个命令其实都是expression --的别名(--表示不再接受命令选项,详情见前面原始(raw)命令这一节)
print: 打印某个东西,可以是变量和表达式
p: 可以看做是print的简写
call: 调用某个方法。
表面上看起来他们可能有不一样的地方,实际都是执行某个表达式(变量也当做表达式),将执行的结果输出到控制台上。所以你可以用p调用某个方法,也可以用call打印东西 e.g: 下面代码效果相同:
(lldb) expression -- self.view
(UIView *) $5 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) p self.view
(UIView *) $6 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) print self.view
(UIView *) $7 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) call self.view
(UIView *) $8 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) e self.view
(UIView *) $9 = 0x00007fb2a40344a0
根据唯一匹配原则,如果你没有自己添加特殊的命令别名。e也可以表示expression的意思。原始命令默认没有命令选项,所以e也能带给你同样的效果
po
我们知道,OC里所有的对象都是用指针表示的,所以一般打印的时候,打印出来的是对象的指针,而不是对象本身。如果我们想打印对象。我们需要使用命令选项:-O。为了更方便的使用,LLDB为expression -O --定义了一个别名:po
(lldb) expression -- self.view
(UIView *) $13 = 0x00007fb2a40344a0
(lldb) expression -O -- self.view
<UIView: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7fb2a4018c80>>
(lldb) po self.view
<UIView: 0x7fb2a40344a0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x7fb2a4018c80>>
还有其他很多命令选项,不过我们一般用得比较少,所以我就不具体的一一介绍了,如果想了解,在LLDB控制台上输入:help expression即可查到expression所有的信息
thread
thread backtrace & bt
有时候我们想要了解线程堆栈信息,可以使用thread backtrace thread backtrace作用是将线程的堆栈打印出来。我们来看看他的语法
thread backtrace [-c <count>] [-s <frame-index>] [-e <boolean>]
thread backtrace后面跟的都是命令选项:
-c:设置打印堆栈的帧数(frame)
-s:设置从哪个帧(frame)开始打印
-e:是否显示额外的回溯
实际上这些命令选项我们一般不需要使用。
e.g: 当发生crash的时候,我们可以使用thread backtrace查看堆栈调用
(lldb) thread backtrace
* thread #1: tid = 0xdd42, 0x000000010afb380b libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 11, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = EXC_BAD_ACCESS (code=EXC_I386_GPFLT)
frame #0: 0x000000010afb380b libobjc.A.dylib`objc_msgSend + 11
* frame #1: 0x000000010aa9f75e TLLDB`-[ViewController viewDidLoad](self=0x00007fa270e1f440, _cmd="viewDidLoad") + 174 at ViewController.m:23
frame #2: 0x000000010ba67f98 UIKit`-[UIViewController loadViewIfRequired] + 1198
frame #3: 0x000000010ba682e7 UIKit`-[UIViewController view] + 27
frame #4: 0x000000010b93eab0 UIKit`-[UIWindow addRootViewControllerViewIfPossible] + 61
frame #5: 0x000000010b93f199 UIKit`-[UIWindow _setHidden:forced:] + 282
frame #6: 0x000000010b950c2e UIKit`-[UIWindow makeKeyAndVisible] + 42
我们可以看到crash发生在-[ViewController viewDidLoad]中的第23行,只需检查这行代码是不是干了什么非法的事儿就可以了。
LLDB还为backtrace专门定义了一个别名:bt,他的效果与thread backtrace相同,如果你不想写那么长一串字母,直接写下bt即可:
(lldb) bt
thread return
Debug的时候,也许会因为各种原因,我们不想让代码执行某个方法,或者要直接返回一个想要的值。这时候就该thread return上场了。
thread return [<expr>]
thread return可以接受一个表达式,调用命令之后直接从当前的frame返回表达式的值。
e.g: 我们有一个someMethod方法,默认情况下是返回YES。我们想要让他返回NO
我们只需在方法的开始位置加一个断点,当程序中断的时候,输入命令即可:
(lldb) thread return NO
效果相当于在断点位置直接调用return NO;,不会执行断点后面的代码
c & n & s & finish
一般在调试程序的时候,我们经常用到下面这4个按钮:
用触摸板的孩子们可能会觉得点击这4个按钮比较费劲。其实LLDB命令也可以完成上面的操作,而且如果不输入命令,直接按Enter键,LLDB会自动执行上次的命令。按一下Enter就能达到我们想要的效果,有木有顿时感觉逼格满满的!!! 我们来看看对应这4个按钮的LLDB命令:
c/ continue/ thread continue: 这三个命令效果都等同于上图中第一个按钮的。表示程序继续运行
n/ next/ thread step-over: 这三个命令效果等同于上图第二个按钮。表示单步运行
s/ step/ thread step-in: 这三个命令效果等同于上图第三个按钮。表示进入某个方法
finish/ step-out: 这两个命令效果等同于第四个按钮。表示直接走完当前方法,返回到上层frame
thread其他不常用的命令
thread 相关的还有其他一些不常用的命令,这里就简单介绍一下即可,如果需要了解更多,可以使用命令help thread查阅
thread jump: 直接让程序跳到某一行。由于ARC下编译器实际插入了不少retain,release命令。跳过一些代码不执行很可能会造成对象内存混乱发生crash。
thread list: 列出所有的线程
thread select: 选择某个线程
thread until: 传入一个line的参数,让程序执行到这行的时候暂停
thread info: 输出当前线程的信息
frame
前面我们提到过很多次frame(帧)。可能有的朋友对frame这个概念还不太了解。随便打个断点
我们在控制台上输入命令bt,可以打印出来所有的frame。如果仔细观察,这些frame和左边红框里的堆栈是一致的。平时我们看到的左边的堆栈就是frame。
frame variable
平时Debug的时候我们经常做的事就是查看变量的值,通过frame variable命令,可以打印出当前frame的所有变量
(lldb) frame variable
(ViewController *) self = 0x00007fa158526e60
(SEL) _cmd = "text:"
(BOOL) ret = YES
(int) a = 3
可以看到,他将self,_cmd,ret,a等本地变量都打印了出来
如果我们要需要打印指定变量,也可以给frame variable传入参数:
(lldb) frame variable self->_string
(NSString *) self->_string = nil
不过frame variable只接受变量作为参数,不接受表达式,也就是说我们无法使用frame variable self.string,因为self.string是调用string的getter方法。所以一般打印指定变量,我更喜欢用p或者po。
其他不常用命令
一般frame variable打印所有变量用得比较多,frame还有2个不怎么常用的命令:
frame info: 查看当前frame的信息
(lldb) frame info
frame #0: 0x0000000101bf87d5 TLLDB`-[ViewController text:](self=0x00007fa158526e60, _cmd="text:", ret=YES) + 37 at ViewController.m:38
frame select: 选择某个frame
(lldb) frame select 1
frame #1: 0x0000000101bf872e TLLDB`-[ViewController viewDidLoad](self=0x00007fa158526e60, _cmd="viewDidLoad") + 78 at ViewController.m:23
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[self text:YES];
NSLog(@"1");
NSLog(@"2");
NSLog(@"3");
当我们选择frame 1的时候,他会把frame1的信息和代码打印出来。不过一般我都是直接在Xcode左边点击某个frame,这样更方便
breakpoint
调试过程中,我们用得最多的可能就是断点了。LLDB中的断点命令也非常强大
breakpoint set
breakpoint set命令用于设置断点,LLDB提供了很多种设置断点的方式:
使用-n根据方法名设置断点:
e.g: 我们想给所有类中的viewWillAppear:设置一个断点:
(lldb) breakpoint set -n viewWillAppear:
Breakpoint 13: 33 locations.
使用-f指定文件
e.g: 我们只需要给ViewController.m文件中的viewDidLoad设置断点:
(lldb) breakpoint set -f ViewController.m -n viewDidLoad
Breakpoint 22: where = TLLDB`-[ViewController viewDidLoad] + 20 at ViewController.m:22, address = 0x000000010272a6f4
这里需要注意,如果方法未写在文件中(比如写在category文件中,或者父类文件中),指定文件之后,将无法给这个方法设置断点。
使用-l指定文件某一行设置断点
e.g: 我们想给ViewController.m第38行设置断点
(lldb) breakpoint set -f ViewController.m -l 38
Breakpoint 23: where = TLLDB`-[ViewController text:] + 37 at ViewController.m:38, address = 0x000000010272a7d5
使用-c设置条件断点
e.g: text:方法接受一个ret的参数,我们想让ret == YES的时候程序中断:
(lldb) breakpoint set -n text: -c ret == YES
Breakpoint 7: where = TLLDB`-[ViewController text:] + 30 at ViewController.m:37, address = 0x0000000105ef37ce
使用-o设置单次断点
e.g: 如果刚刚那个断点我们只想让他中断一次:
(lldb) breakpoint set -n text: -o
'breakpoint 3': where = TLLDB`-[ViewController text:] + 30 at ViewController.m:37, address = 0x000000010b6f97ce
breakpoint command
有的时候我们可能需要给断点添加一些命令,比如每次走到这个断点的时候,我们都需要打印self对象。我们只需要给断点添加一个po self命令,就不用每次执行断点再自己输入po self了
breakpoint command add
breakpoint command add命令就是给断点添加命令的命令。
e.g: 假设我们需要在ViewController的viewDidLoad中查看self.view的值 我们首先给-[ViewController viewDidLoad]添加一个断点
(lldb) breakpoint set -n "-[ViewController viewDidLoad]"
'breakpoint 3': where = TLLDB`-[ViewController viewDidLoad] + 20 at ViewController.m:23, address = 0x00000001055e6004
可以看到添加成功之后,这个breakpoint的id为3,然后我们给他增加一个命令:po self.view
(lldb) breakpoint command add -o "po self.view" 3
-o完整写法是--one-liner,表示增加一条命令。3表示对id为3的breakpoint增加命令。 添加完命令之后,每次程序执行到这个断点就可以自动打印出self.view的值了
如果我们一下子想增加多条命令,比如我想在viewDidLoad中打印当前frame的所有变量,但是我们不想让他中断,也就是在打印完成之后,需要继续执行。我们可以这样玩:
(lldb) breakpoint command add 3
Enter your debugger command(s). Type 'DONE' to end.
> frame variable
> continue
> DONE
输入breakpoint command add 3对断点3增加命令。他会让你输入增加哪些命令,输入’DONE’表示结束。这时候你就可以输入多条命令了
多次对同一个断点添加命令,后面命令会将前面命令覆盖
breakpoint command list
如果想查看某个断点已有的命令,可以使用breakpoint command list。 e.g: 我们查看一下刚刚的断点3已有的命令
(lldb) breakpoint command list 3
'breakpoint 3':
Breakpoint commands:
frame variable
continue
可以看到一共有2条命令,分别为frame variable和continue
breakpoint command delete
有增加就有删除,breakpoint command delete可以让我们删除某个断点的命令 e.g: 我们将断点3中的命令删除:
(lldb) breakpoint command delete 3
(lldb) breakpoint command list 3
Breakpoint 3 does not have an associated command.
可以看到删除之后,断点3就没有命令了
breakpoint list
如果我们想查看已经设置了哪些断点,可以使用breakpoint list e.g:
(lldb) breakpoint list
Current breakpoints:
4: name = '-[ViewController viewDidLoad]', locations = 1, resolved = 1, hit count = 0
4.1: where = TLLDB`-[ViewController viewDidLoad] + 20 at ViewController.m:23, address = 0x00000001055e6004, resolved, hit count = 0
我们可以看到当前只有一个断点,打在-[ViewController viewDidLoad]上,id是4
breakpoint disable/enable
有的时候我们可能暂时不想要某个断点,可以使用breakpoint disable让某个断点暂时失效 e.g: 我们来让刚刚的断点4失效
(lldb) breakpoint disable 4
1 breakpoints disabled.
输入完命令之后,显示断点已经失效
当我们又需要这个断点的时候,可以使用breakpoint enable再次让他生效 e.g: 重新启用断点4
(lldb) breakpoint enable 4
1 breakpoints enabled.
breakpoint delete
如果我们觉得这个断点以后再也用不上了,可以用breakpoint delete直接删除断点. e.g: 删除断点4
(lldb) breakpoint delete 4
1 breakpoints deleted; 0 breakpoint locations disabled.
如果我们想删除所有断点,只需要不指定breakpoint delete参数即可
(lldb) breakpoint delete
About to delete all breakpoints, do you want to do that?: [Y/n] y
All breakpoints removed. (1 breakpoint)
删除的时候他会提示你,是不是真的想删除所有断点,需要你再次输入Y确认。如果想直接删除,不需要他的提示,使用-f命令选项即可
(lldb) breakpoint delete -f
All breakpoints removed. (1 breakpoint)
实际平时我们真正使用breakpoint命令反而比较少,因为Xcode已经内置了断点工具。我们可以直接在代码上打断点,可以在断点工具栏里面查看编辑断点,这比使用LLDB命令方便很多。不过了解LLDB相关命令可以让我们对断点理解更深刻。 如果你想了解怎么使用Xcode设置断点,可以阅读这篇文章《Xcode中断点的威力》
watchpoint
breakpoint有一个孪生兄弟watchpoint。如果说breakpoint是对方法生效的断点,watchpoint就是对地址生效的断点
如果我们想要知道某个属性什么时候被篡改了,我们该怎么办呢?有人可能会说对setter方法打个断点不就行了么?但是如果更改的时候没调用setter方法呢? 这时候最好的办法就是用watchpoint。我们可以用他观察这个属性的地址。如果地址里面的东西改变了,就让程序中断
watchpoint set
watchpoint set命令用于添加一个watchpoint。只要这个地址中的内容变化了,程序就会中断。
watchpoint set variable
一般情况下,要观察变量或者属性,使用watchpoint set variable命令即可 e.g: 观察self->_string
(lldb) watchpoint set variable self->_string
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fcf3959c418 size = 8 state = enabled type = w
watchpoint spec = 'self->_string'
new value: 0x0000000000000000
watchpoint set variable传入的是变量名。需要注意的是,这里不接受方法,所以不能使用watchpoint set variable self.string,因为self.string调用的是string的getter方法
watchpoint set expression
如果我们想直接观察某个地址,可以使用watchpoint set expression e.g: 我们先拿到_model的地址,然后对地址设置一个watchpoint
(lldb) p &_model
(Modek **) $3 = 0x00007fe0dbf23280
(lldb) watchpoint set expression 0x00007fe0dbf23280
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fe0dbf23280 size = 8 state = enabled type = w
new value: 0
watchpoint command
跟breakpoint类似,在watchpoint中也可以添加命令
watchpoint command add
我们来看看怎么给watchpoint添加命令:
首先,我们设置一个watchpoint:
(lldb) watchpoint set variable _string
Watchpoint created: Watchpoint 1: addr = 0x7fe4e1444760 size = 8 state = enabled type = w
watchpoint spec = '_string'
new value: 0x0000000000000000
可以看到这个watchpoint的id是1。我们可以用watchpoint command add -o添加单条命令
watchpoint command add -o 'bt' 1
我们在watchpoint停下来的时候,打印了他的线程信息。
我们也可以一次添加多条命令:
(lldb) watchpoint command add 1
Enter your debugger command(s). Type 'DONE' to end.
> bt
> continue
> DONE
可以看到watchpoint的使用方法跟breakpoint几乎一模一样。
watchpoint command list
我们可以用watchpoint command list列出某个watchpoint所有的command
(lldb) watchpoint command list 1
Watchpoint 1:
watchpoint commands:
bt
continue
watchpoint command delete
我们也可以用watchpoint command delete删除某个watchpoint所有的command
(lldb) watchpoint command delete 1
(lldb) watchpoint command list 1
Watchpoint 1 does not have an associated command.
watchpoint list
如果我们想看当前所有watchpoint,可以使用watchpoint list:
(lldb) watchpoint list
Number of supported hardware watchpoints: 4
Current watchpoints:
Watchpoint 1: addr = 0x7fe9f9f28e30 size = 8 state = enabled type = w
watchpoint spec = '_string'
old value: 0x0000000000000000
new value: 0x000000010128e0d0
可以看到,只有一个watchpoint。
watchpoint disable
当我们不想让某个watchpoint生效的时候,可以用watchpoint disable:
(lldb) watchpoint disable 1
1 watchpoints disabled.
再次查看这个watchpoint,可以看到他的state已经变为了disabled
(lldb) watchpoint list
Number of supported hardware watchpoints: 4
Current watchpoints:
Watchpoint 1: addr = 0x7fe9f9f28e30 size = 8 state = disabled type = w
watchpoint spec = '_string'
old value: 0x0000000000000000
new value: 0x000000010128e0d0
watchpoint enable
过了一会,我们又要用这个watchpoint了,这时候可以使用watchpoint enable:
(lldb) watchpoint enable 1
1 watchpoints enabled.
watchpoint delete
如果我们觉得再也用不着这个watchpoint了,可以用watchpoint delete将他删除:
(lldb) watchpoint delete 1
1 watchpoints deleted.
(lldb) watchpoint list
Number of supported hardware watchpoints: 4
No watchpoints currently set.
删除之后,我们可以看到watchpoint list里面已经没有watchpoint1了
如果有很多个watchpoint,我们想全都干掉,只需要不指定具体哪个watchpoint即可:
(lldb) watchpoint delete
About to delete all watchpoints, do you want to do that?: [Y/n] y
All watchpoints removed. (2 watchpoints)
target
target modules lookup(image lookup)
对于target这个命令,我们用得最多的可能就是target modules lookup。由于LLDB给target modules取了个别名image,所以这个命令我们又可以写成image lookup。
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