PDB文件、DLL文件动态链接库(Dynamic Link Library)

一 什么是PDB文件


大部分的开发人员应该都知道PDB文件是用来帮助软件的调试的。但是他究竟是如何工作的呢,我们可能并不熟悉。本文描述了PDB文件的存储和内容。同时还描 述了debugger如何找到binay相应的PDB文件,以及debugger如何找到与binay对应的源代码文件。本文适用于所有的Native和 Managed的开发人员。 

在开始前,我们先定义2个术语:private build, 用来表示在开发人员自己机器上生成的build;

public build,表示在公用的build机器上生成的build。

private build相对来说比较简单,因为PDB和binay在相同的地方,通常地我们遇到的问题都是关于public build。  
 
所有的的开发人员需要知道的最重要的事情是”PDB文件跟源代码同样的重要“, 没有PDB文件,你甚至不能debugging。对于public build,需要symbol server存储所有的PDB,然后当用户报告错误的时候,debugger才可以自动地找到binay相应的PDB文件, visual studio 和 windbg都知道如何访问symbol server。在将PDB和binay存储到symbol server前,还需要对PDB运行进行source indexing, source indexing的作用是将PDB和source关联起来。  
 
接下来的部分假设有已经设置好了symbol server和source server indexing。TFS2010中可以很简单地完成对一个新的build的source indexing 和 symbol server copying。
 

二 PDB文件的内容

正式开始PDB的内容,PDB不是公开的文件格式,但是Microsoft提供了API来帮助从PDB中获取数据。
 
Native C++ PDB包含了如下的信息:
 * public,private 和static函数地址;
 * 全局变量的名字和地址;
 * 参数和局部变量的名字和在堆栈的偏移量;
 * class,structure 和数据的类型定义;
 * Frame Pointer Omission 数据,用来在x86上的native堆栈的遍历;
 * 源代码文件的名字和行数;
 
.NET PDB只包含了2部分信息:
 * 源代码文件名字和行数;
 * 和局部变量的名字;
 * 所有的其他的数据都已经包含在了.NET Metadata中了;  

 

动态链接库(Dynamic Link Library)


.lib .dll .pdb 的简单介绍,以及调试dll源码


.lib .dll文件都是程序可直接引用的文件,前者就是所谓的库文件,后者是动态链接库(Dynamic Link Library)也是一个库文件。而.pdb则可以理解为符号表文件,下文将会提到。


对于程序引用.lib文件一般有两种方式:
1、动态链接 (原理)
        这种方式的基本原理是lib文件中包扩了某一段程序(函数)的入口或者说是地址,而他真正的机器码是在dll文件中,

IDE链接的时候将.lib文件(程序地址)链接到源代码中,程序运行时到相应位置(环境变量path,当前目录等)寻找dll文件并执行其中的机器码。

所以这种引用方式一般需要的文件一般有三个:.h,.lib,.dll,生成的源程序也会比较小,因为他只保存了函数地址,但是这种方式总是会出现找不到xxx.dll这种问题。

如果这时候我们还有dll的源代码,并且希望IED可以调试源码,那么就需要.pdb文件了,pdb文件中保存了dll的符号表,所谓符号表可以理解为机器码(这里是dll中的)中插入的key与源代码文件的映射,这样只要指定源码存放的路径,IDE就会自动去找源码。

需要注意的是,pdb文件和dll文件是配套的,也就是说一旦dll文件有改动(比如说重新生成)pdb文件就必须做相应改变。

pdb文件也比较大,程序运行时也会因为要完成映射而比较慢,这也是release版与debug的区别。
2、静态链接:
    这种方式只需要lib文件,当然头文件也是需要的。这种方式时候lib文件中有两个部分,可以将文件后缀改为rar解压可以看到。第一部分就是和第一种方式中的key,第二部分是.obj文件存储在obj文件夹下,他相当与dll中的机器码,只不过这个机器码是在链接的时候放入程序的,而不是在程序运行时拿进来的。如果这时候我们也有源代码,并且希望IED可以调试源码,这很容易因为如果lib文件生成的时候模式是NDEBUG(好像不是也可以),obj文件夹下是有一个xx.pdb这个pdb文件中的东西会被IED放入程序的pdb中,所以直接指定源代码位置使用就可以了。
    
对于引用dll:
    上文的第一种方式是一种使用dll的方式,还有一种方式是调用windows的api LoadLibrary来加载dll,并根据头文件调用GetProcAddress 加载dll中的函数,最后使用FreeLibrary释放,这种方式显然不可以调试。


关于PDB文件和dll调试

一、何谓符号文件?

符号文件(Symbol Files)是一个数据信息文件,它包含了应用程序二进制文件(比如:EXE、DLL等)调试信息,专门用来作调试之用,最终生成的可执行文件在运行时并不需要这个符号文件,但你的程序中所有的变量信息都记录在这个文件中。

所以调试应用程序时,这个文件是非常重要的。用 Visual C++ 和 WinDbg 调试程序时都要用到这个文件。

在 Windows 系统中,符号文件以 .pdb 为扩展名,比如:每个 Windows 操作系统下有一个 GDI32.dll 文件,编译器在编译该 DLL 的时候会产生一个 GDI32.pdb 文件,一旦你拥有了这个 PDB 文件,那么便可以用它来调试并跟踪到 GDI32.dll 内部。

该文件和二进制文件的编译版本密切相关,比如修改了 DLL 的输出函数,再编译该 DLL,那么原先的 PDB 文件就过时了,不能再用老的 PDB 文件来做调试工作,而必须使用最新的 PDB 文件版本。

Visual C++ 编译代码后会在 Debug 或者 Release 目录下生成一个 PDB 文件。一般情况下,符号文件包括以下的数据信息:

全局变量(Global variables);

局部变量(Local variables);

函数名和它们的入口地址(Function names and the addresses of their entry points);

FPO 数据(Frame Pointer Omission):Frame Pointer 是一种用来在调用堆栈(Call stack)中找到下一个将要被调用的函数的数据结构源代码的行序号(Source-line numbers);
from:http://www.vckbase.com/index.php/wv/1418

   二、DLL调试
1. 写一个调用Dll中函数的控制台测试程序test。
2. 设置test,将debug下编译连接生成dll和lib复制到.exe所在路径,使得test能够运行起来。
3. 将与dll一同产生的debug文件夹下的pdb文件复制到sln所在路径下,运行调试test,F11就能够进入所调用的dll中的函数。


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