鸿蒙（API 12 Beta2版）NDK开发【LLDB高性能调试器】调试和性能分析

概述

LLDB（Low Level Debugger）是新一代高性能调试器。

当前HarmonyOS中的LLDB工具是在[llvm15.0.4]基础上适配演进出来的工具，是HUAWEI DevEco Studio工具中默认的调试器，支持调试C和C++应用。

工具获取

可通过HUAWEI DevEco Studio下载SDK获取LLDB调试工具。

以Windows平台为例，lldb.exe的存放路径为sdk[HarmonyOS版本]\base\native\llvm\bin。例如"sdk\HarmonyOS-NEXT-DP1\base\native\llvm\bin"。

lldb-server分为user用户工具和root用户工具。适用于user用户的lldb-server是带签名的工具。

路径	说明
sdk[HarmonyOS版本]\openharmony\native\llvm\lib\clang\15.0.4\bin\aarch64-linux-ohos\lldb-server	适用于root镜像aarch64-linux-ohos架构的lldb-server
sdk[HarmonyOS版本]\openharmony\native\llvm\lib\clang\15.0.4\bin\arm-linux-ohos\lldb-server	适用于root镜像arm-linux-ohos架构的lldb-server
sdk[HarmonyOS版本]\openharmony\native\llvm\lib\clang\15.0.4\bin\arm-linux-ohos\lldb-server	适用于root镜像x86_64-linux-ohos架构的lldb-server
sdk[HarmonyOS版本]\hms\native\lldb\aarch64-linux-ohos\lldb-server	适用于user镜像aarch64-linux-ohos架构的lldb-server
sdk[HarmonyOS版本]\hms\native\lldb\arm-linux-ohos\lldb-server	适用于user镜像aarch64-linux-ohos架构的lldb-server
sdk[HarmonyOS版本]\hms\native\lldb\x86_64-linux-ohos\lldb-server	适用于user镜像x86_64-linux-ohos架构的lldb-server

功能列表

此处列举LLDB调试器支持的部分功能，更多命令参考：[LLDB工具使用指导]和[LLDB官网手册]。Windows、Linux x86_64和Mac平台的LLDB工具有些许差异，以实际应用为准。

记录日志
断点管理
观察点管理
表达式处理
查看变量
进程/线程管理
汇编处理
源码信息获取
信号处理
进程启动
attach进程

应用场景

本地调试
- Linux x86_64本地调试。
  
  LLDB支持在Linux x86_64环境上调试C和C++应用。
- Mac桌面本地调试。
  
  LLDB支持在Mac桌面（包括Mac x86_64和M1系统）调试C和C++应用。
远程调试
- 基于HUAWEI DevEco Studio的远程调试。
  
  LLDB支持基于HUAWEI DevEco Studio在Windows和Mac桌面连接HarmonyOS设备或模拟器远程调试Native C++应用，即使用HUAWEI DevEco Studio的Debug调试功能。
- 桌面连接HarmonyOS设备远程调试。
  
  HarmonyOS设备为root镜像，SELinux关闭：LLDB支持在Windows、Mac桌面和Linux x86_64环境直连HarmonyOS设备远程调试C和C++应用以及可执行二进制。
  
  HarmonyOS设备为root镜像，SELinux开启：LLDB支持在Windows、Mac桌面和Linux x86_64环境直连HarmonyOS设备远程调试C和C++应用以及可执行二进制，但是lldb-server和要调试的应用或可执行二进制只能放在/data/local/tmp/debugserver目录内。
  
  HarmonyOS设备是user镜像，SELinux开启：LLDB支持在Windows、Mac桌面和Linux x86_64环境直连HarmonyOS设备远程调试基于HUAWEI DevEco Studio编译的带签名的debug版本的hap包，目前仅支持此类调试。
  
  说明
  
  root镜像：使用hdc shell id 命令查询到"uid=0(root)"，或执行hdc shell进入交互命令环境，提示符为"#"。
  
  user镜像：使用hdc shell id 命令查询到"uid=2000(shell)"，或执行hdc shell进入交互命令环境，提示符为"$"。
  
  SELinux开启模式：使用hdc shell getenforce命令查询到"Enforcing"。
  
  SELinux关闭模式：使用hdc shell getenforce命令查询到"Permissive"。

使用指导-本地调试

说明

Linux x86_64或Mac本地调试步骤一致。

使用LLDB工具启动应用并进行调试

此处以在Linux x86_64环境调试一个使用clang编译器生成的带有调试信息的可执行文件a.out为例。

源文件：hello.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "hello world!" <<endl;
    return 0;
}

编译：

<clang distribution>/bin/clang++ -g hello.cpp -o a.out

获取到与LLDB同一版本的clang编译器生成的带有调试信息的可执行文件a.out。
运行LLDB工具，并指定要调试的文件为a.out。
```
./lldb a.out
```
在代码中main函数处设置断点。
```
(lldb) b main
```
运行应用，使其停在断点处。
```
(lldb) run
```
继续运行应用。
```
(lldb) continue
```
列出所有断点。
```
(lldb) breakpoint list
```
显示当前帧的参数和局部变量。
```
(lldb) frame variable
```
按需执行调试命令进行后续调试操作。
退出调试。
```
(lldb) quit
```

使用LLDB工具调试已经启动的应用

此处以在Mac环境调试一个使用clang编译器生成的带有调试信息和用户输入的可执行文件a.out为例。

源文件：hello.cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int i = 0, j = 5, sum = 0;
    cout << "Please input a number of type int"" <<endl;
    cin >> i;
    cout << i;
    sum = i + j;
    cout << sum <<endl;
    return 0;
}

编译：

<clang distribution>/bin/clang++ -g hello.cpp -o a.out

在终端窗口1启动应用。（窗口会返回一条信息"Please input a number of type int"）
```
./a.out
```
在终端窗口2运行LLDB工具。
```
./lldb
```
attach应用。
```
(lldb) process attach --name a.out
```

在hello.cpp的第10行设置断点。

(lldb) breakpoint set --file hello.cpp --line 10

在终端窗口1，输入一个int类型的数。
```
88
```
在终端行窗口2继续运行应用，使应用停在断点处。
```
(lldb) continue
```
按需执行调试命令进行后续调试操作。
detach应用。
```
(lldb) detach
```
退出调试。
```
(lldb) quit
```

说明

步骤[attach应用]和[设置断点]可以调换顺序执行。

使用指导-远程调试

说明

基于HUAWEI DevEco Studio的远程调试参考[官方调试指导]
远程调试时需要lldb-server和lldb配合使用。注意根据设备镜像选择user或root版的lldb-server。
Windows，Linux x86_64和Mac远程调试步骤一致。

Windows平台连接aarch64-linux-ohos架构root镜像SELinux关闭的Harmony设备进行远程调试

源文件：hello.cpp

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "hello world!" <<endl;
    return 0;
}

编译：

<clang distribution>/bin/clang++ --target=aarch64-linux-ohos --sysroot=<sysroot distribution> -g hello.cpp -o a.out

打开命令行窗口1，将lldb-server和可执行文件a.out推送到设备。

hdc file send lldb-server /data/local/tmp
hdc file send a.out /data/local/tmp
hdc shell chmod 755 /data/local/tmp/lldb-server /data/local/tmp/a.out
运行lldb-server。(8080为有效且当前未被占用的端口号，用户可自定义）
```
hdc shell ./data/local/tmp/lldb-server p --server --listen "*:8080"
```
打开命令行窗口2，运行二进制文件lldb。
```
lldb
```
在LLDB命令行窗口进行远端选择与连接。
```
 (lldb) platform select remote-ohos
```
(lldb) platform connect connect://localhost:8080
指定要调试的设备上的二进制文件a.out。
```
(lldb) target create /data/local/tmp/a.out
```
在代码中main函数处设置断点。
```
(lldb) b main
```
启动应用。
```
(lldb) run
```
查看当前目标进程的源码。
```
(lldb) source list
```
按需执行调试命令进行后续调试操作。
退出调试。
```
(lldb) quit
```

Windows平台连接aarch64-linux-ohos架构user镜像SELinux开启的HarmonyOS设备进行远程调试

说明

调试过程中需保持设备在非锁屏状态，锁屏不允许启动调试器调试。
基于HUAWEI DevEco Studio调试user镜像SELinux开启的HarmonyOS设备的hap包。

FAQ

当在lldb命令行窗口执行run返回信息为："error：'A' packet returned an error: 8"或类似信息，则意味着不允许调试器启动用于调试的进程，一般都是因为没有权限导致的，请确认调试设备是否限制调试。

运行lldb-server，报错"Permission denied"。一般是lldb-server无可执行文件导致的，添加权限即可。

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