调试器内部调用标准数学函数失败吗？

Question

我试图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，它将像我所期望的那样打印"1.000000“。在gdb，我试过：

(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能找到符号？我认为"-g“选项将为我的程序和标准库带来调试信息，对吗？还是我必须为标准库安装额外的调试/源代码包？我上的是ubuntu16.04

非常感谢。

Answer 1

尽管看上去很直接，但gdb的这一部分运行良好。因此，我的第一本能是，我们处于某种GIGO的情况-- gdb异常容易受到编译器和内核的敌人行动的影响--需要进行一些调查。

你不会说你是在使用C还是C++。

在C++中，我可以看到没有为cos发出任何调试器，并且调用是完全优化的。您可以通过运行nm并注意到cos不显示为一个未定义的符号来检查这一点；或者只需注意到该程序在没有-lm的情况下链接就很好。

我对C++的理论是，这是因为作用域中有一个constexpr版本的cos (我在预处理的输出中看到了它，但我并没有真正验证)，所以g++优化了整个调用。

对于C，默认情况下我会看到同样的情况。然而，我可以通过把cos传递给gcc来给-fno-builtin-cos打电话。但是，哈哈，它还没有出现在第一次亮相！

在我看来，这就像是gcc的窃听器。通常，库不需要调试器就可以访问程序使用的库中的类型或函数。

您还可以注意到，通过打印函数本身，正在发生一些奇怪的事情：

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

这是双重的坏消息，因为"GNU间接“函数是神奇的生物，gdb并不总是正确理解。特别是，我认为即使安装了调试器，也无法从调试器调用它们。

实际上，我唯一能做的就是在程序中获取cos的地址，然后通过指针调用，比如：

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

嗯，这不是完全正确。我也可以这样做：

(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

这样就避免了GNU的间接问题。然而，这是相当不愉快的。

Answer 2

• cos函数是用libm实现的，而不是libc实现的。你和-lm有联系吗？
• 编译器优化常量表达式。没有理由在运行时计算cos(0)。因此，不需要包含cos函数，也不需要链接数学库。对libm的引用将从您的可执行文件中删除(您可以使用read亲自或类似的工具进行验证)，因此gdb对cos (或数学库中的任何其他函数)一无所知。
• 正如Tromey解释的那样，一个可能的解决办法是禁用gcc的内置功能。在此之后，我可以从gdb调用cos (如:print(1.0))。