- 原文：http://www.debuginfo.com/articles/easywindbg.html
译者：arhat
时间：2006年4月13日
关键词：CDB WinDbg导言
你钟情什么样的调试器？如果你问我这个问题，我会回答是“Visual Studio + WinDbg”。我比较喜欢Visual Studio那朴实无华且易操作的接口，更喜欢它能迅速把我需要的信息以可视的形式展示出来。但遗憾的是，Visual Studio调试器无法获取某些信息。例如，假设我想知道哪个线程正在占用特殊的临界区？或者是哪个函数占用了大部分的栈空间？不用担心，有WinDbg呢。它的命令能回答这些问题，以及调试过程中出现的其它有趣的问题。甚至不退出Visual Studio，WinDbg就可以附上目标应用程序――谢谢WinDbg支持入侵模式的调试（本文后面会详细讨论），我们可以把Visual Studio GUI和WinDbg的命令行结合起来使用。
唯一的问题是WinDbg不太好用。需要花些时间适应它的用户界面，而掌握它的命令则要花更多的时间。但是假设你现在就需要它，马上用它调试紧急的问题？有什么快速简便的方法吗？当然。WinDbg的小弟CDB，功能和WinDbg差不多；因为它是基于命令行的，所以用起来更简单一些。在这篇文章里，我将把CDB作为Visual Studio调试器的补充，介绍怎样使用CDB。在这篇文章里，你将会看到怎样配置CDB，怎样用它解决实际的问题。另外，我还会提供一些批处理文件，它们可以隐藏CDB命令行接口的大部分复杂性，也让你少打几个字。安装与配置
安装
当然，在使用CDB前，必须先安装并配置它。WinDbg和CDB是Debugging Tools for Windows 的一部分，可以从这里下载。安装很简单，你可以用默认设置安装，除非你准备用WinDbg SDK开发应用程序。（如果你准备用SDK，需要选择定制安装，并启用SDK安装；推荐你把它安装在不包含空格的目录名的目录中）。安装完成后，安装目录里将包含所有必需的文件，包括WinDbg（windbg.exe）和CDB（cdb.exe）。
调试工具也支持“xcopy”类型的安装。也就是说，在一台机器上安装后，如果你想在其它的机器上使用，不用再安装，直接把已经安装的目录直接拷过去就行了。符号文件服务器路径
如果不能访问操作系统DLL的最新的符号文件，有些重要的WinDbg命令将不能正常工作。在以往，我们可以从微软的FTP服务器上下载巨大的符号文件包，然后从中找出需要的符号文件。这非常浪费时间，而且在操作系统更新或升级后，符号文件就过时了（因此也就变得毫无用处）。幸运的是，现在有更简便的方法来获得符号文件――符号文件服务器。WinDbg和Visual Studio都支持这个方法，在需要时直接从微软维护的服务上下载最新的符号文件。有了符号文件服务器，我们再也不用下载整个符号文件包了（那实在是太大了），因为调试器知道需要用到哪个DLLs，所以直接下载单个符号文件就行了。如果符号文件在操作系统更新或升级以后过时了，调试器会注意到这种情形，并再次下载必需的符号文件。
为了使符号文件服务器起作用，我们应该让调试器知道符号文件服务器的路径。最简单的方法是在_NT_SYMBOL_PATH环境变量里指定符号文件服务器的路径。可以用如下的路径：
"srv*c:\symbolcache*http://msdl.microsoft.com/download/symbols"
（c:\symbolcache目录将被用来保存从符号文件服务器下载下来的符号文件；当然，你可以用任何有效的本地或网络路径）。例如：
set _NT_SYMBOL_PATH=srv*c:\symbols*http://msdl.microsoft.com/download/symbols
在你设置_NT_SYMBOL_PATH环境变量之后，就可以使用符号文件服务器了。关于符号文件服务器的更多信息，相关设置，以及可能会用到的排除故障的小技巧，可以从WinDbg的文档中找到（Debuggers | Symbols section）。
如果你需要从一台需登录的代理服务器后访问符号文件服务器。参见本篇文章中CDB and proxy servers部分，以了解更多信息。CDB 命令行基础介绍
启动调试会话
当我们使用新的调试器时，第一个问题通常是：怎样开始调试会话呢？像大多数调试器一样，CDB允许我们调试应用程序的新实例，或者附上一个已经运行的过程。启动新实例就象下面一样简单：
cdb c:\myapp.exe
如果我们想附上已经运行的过程，可能会用上下列某个选项：
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
选项 描述 例子
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-p Pid 这个选项允许CDB附上指定进程ID的进程。可以用任务管理器或类似的工具得到进程ID。 cdb -p 1034
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-pn ExeName 这个选项允许CDB用指定的可执行文件名（.exe）附上进程。这个选项比“-p Pid”更
方便，因为我们通常知道执行的程序名，不必在任务管理器中寻找进程的ID。但是如果
多个进程使用同一个名字（CDB将报错），就不能用这个选项了。 cdb -pn myapp.exe
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-psn ServiceName 这个选项允许CDB附上指定服务的进程。例如，假如你想附上Windows Management
Instrumentation服务，应该用WinMgmt作为服务名。 cdb -psn MyService
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------CDB也可以分析故障转储。用-z选项打开故障转储：
cdb -z DumpFile
例如：
cdb -z c:\myapp.dmp结束调试会话
启动新的调试会话后，CDB会显示它自己的命令行提示符。你可以在这个提示符下执行CDB支持的任何命令。
'q'命令结束调试会话并退出CDB：
0:000> q
quit:
>
警告：当你结束调试会话，退出CDB时，操作系统也将终止被调试的程序。如果你想退出CDB并保持被调试程序，可以用.detach命令（Windows XP或更新的操作系统才支持），或者用非入侵的模式（下面讨论）。运行命令
虽然可以在CDB命令行提示符下执行调试器命令，但在命令行里指定需要的命令通常更快一些，用-c选项。
cdb -pn myapp.exe -c "command1;command2"
（用分号分隔多个命令）
例如，下列命令行将把CDB附上我们的应用程序，显示已加载的模块，然后退出：
cdb -pn myapp.exe -c "lm;q"
注意，在命令列表的结尾加上'q'命令――将在所有的调试器命令执行后关闭CDB。入侵模式调试
在默认情况下，当我们用CDB调试一个已经运行的进程时，它通常作为全功能的调试器附上进程（使用Win32 Debugging API）。在这种模式下，可以设置断点，单步调试代码，得到各种调试事件的通知（例如，异常，加载/卸载模块，启动/退出线程，等等）。Visual Studio也可以做到这些，并提供更友好的用户界面。另外，每个进程每次只能被一个调试器附上。这是否意味着如果我们用Visual Studio调试器调试应用程序，就不能再用CDB得到它的附加信息了？不，不完全是这样，因为除了全功能调试模式外，CDB还支持入侵调试模式。
CDB以入侵模式附上目标进程时，并没有使用Win32 Debugging API，而是先暂停目标进程的所有线程，执行用户指定的命令。在所有的命令执行之后，CDB退出之前，恢复暂停的线程。因此，目标进程可以继续运行，好像什么事也没发生一样。即使像Visual Studio之类的全功能调试器正在调试目标进程，CDB仍可以用入侵模式附上它，并获得所需要的信息。在CDB完成任务并分离附上的进程后，我们可以继续用Visual Studio调试器调试这个应用程序。
怎么启用CDB的入侵模式？用-pv命令行选项。例如，下列命令行将以入侵模式附上应用程序，显示已加载模块的列表，然后退出。在CDB退出之后，应用程序将继续运行。
cdb -pv -pn myapp.exe -c "lm;q"把输出内容保存到日志文件
有些CDB命令的输出内容可能会很长，从控制台窗口阅读十分不便。因此，把输出内容保存到日志文件，再用其它的编辑器查看会更好一些，CDB允许我们用-loga和-logo选项来实现（'-loga <filename>'把输出内容追加到指定文件的结尾；而'-logo <filename>'将覆盖原有的文件，如果文件已经存在的话）。
在我们的例子命令（列出目标进程里的模块）里增加记录功能，把输出内容保存到当前目录的out.txt文件里：
cdb -pv -pn myapp.exe -logo out.txt -c "lm;q"源行号信息
CDB支持的另外一个重要选项是-lines。这个选项打开源行号信息支持，例如，当报告调用栈时，允许CDB显示源文件及源行号。（在默认情况下，源行号支持是关闭的，CDB不显示源文件/行号信息）。CDB 和代理服务器
如果你在需要登录的代理服务器后用CDB，在默认情况下，将不能访问符号文件服务器。原因是在默认配置下，当CDB尝试连接符号文件服务器时，不显示代理服务器的登录提示。为了更改这个行为，使我们可以访问符号文件服务器，需要在命令行之前加上两条命令：
!sym prompts;.reload
例如：
cdb -pv -pn myapp.exe -logo out.txt -c "!sym prompts;.reload;lm;q"启动消息
当CDB调试新应用程序，附上已经存在的进程，或打开故障转储时，将显示一系列的启动消息。CBD命令（可以用-c选项指定，或手动输入）的输出内容跟在这些消息之后。通常情况下，启动消息只显示一些无关紧要信息；但是如果在执行时出错了，它将包含这个问题的描述，有时候也会提供解决方法。
例如，下列输出内容通知我们没有设置符号路径，因此，有些调试器命令不能工作：
D:\Progs\DbgTools>cdb myapp.exeMicrosoft (R) Windows Debugger Version 6.5.0003.7
Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.CommandLine: myapp.exe
Symbol search path is: *** Invalid ***
****************************************************************************
* Symbol loading may be unreliable without a symbol search path. *
* Use .symfix to have the debugger choose a symbol path. *
* After setting your symbol path, use .reload to refresh symbol locations. *
****************************************************************************总结
这里是一些常见的CDB命令行模板，本篇文章的剩下部分将会用到它们（我们总是用同样的模板，然后根据我们要解决的问题，改变-c选项内部的命令行列表）。
用入侵模式附上运行的进程（通常是进程ID），执行一组命令，并把输出内容保存在out.txt文件里：
cdb -pv -p <processid> -logo out.txt -lines -c "command1;command2;...;commandN;q"
用入侵模式附上运行的进程（用可执行文件名），执行一组命令，并把输出内容保存在out.txt文件里：
cdb -pv -pn <exename> -logo out.txt -lines -c "command1;command2;...;commandN;q"
用入侵模式附上运行的进程（通常是服务名），执行一组命令，并把输出内容保存在out.txt文件里：
cdb -pv -psn <servicename> -logo out.txt -lines -c "command1;command2;...;commandN;q"
打开故障转储文件，执行一组命令，并把输出内容保存在out.txt文件里：
cdb -z <dumpfile> -logo out.txt -lines -c "command1;command2;...;commandN;q"
如果我们在需要登录的代理服务器后使用CDB，要访问符号文件服务器，需要增加两条命令。例如：
cdb -pv -pn <exename> -logo out.txt -lines -c "!sym prompts;.reload;command1;command2;...;commandN;q"
好像要打好多字？其实不是这样，稍后，我将提供一些批处理文件，它们将为我们隐藏重复的命令行选项，把要我们输入的内容减至最小。解决实际的问题
调试死锁问题
当我们的应用程序挂起或停止响应时，最自然的问题是：它现在正在做什么？它在哪里被困住了？当然，我们可以用Visual Studio调试器附上应用程序，检查所有线程的调用栈。但我们同样可以用CDB，而且会更快一些。下列命令将使CDB以入侵模式附上应用程序，打印所有的调用栈，把结果保存在日志文件里，然后退出：
cdb -pv -pn myapp.exe -logo out.txt -lines -c "~*kb;q"
（'kb'命令要求CDB打印当前线程的调用栈；'~*'前缀要求CDB在进程所有已存在的线程里重复执行'kb'命令）。
[/URL] DeadLockDemo.cpp是一个演示典型的死锁问题的例子。如果你编译并运行，它的工作线程马上会被困住，如果我们运行上述的命令来查看应用程序的线程正在做什么，将看到下列类似的内容（在这，以及后面，我们将省略启动消息）：
. 0 Id: 6fc.4fc Suspend: 1 Teb: 7ffdf000 Unfrozen
ChildEBP RetAddr Args to Child
0012fdf8 7c90d85c 7c8023ed 00000000 0012fe2c ntdll!KiFastSystemCallRet
0012fdfc 7c8023ed 00000000 0012fe2c 0012ff54 ntdll!NtDelayExecution+0xc
0012fe54 7c802451 0036ee80 00000000 0012ff54 kernel32!SleepEx+0x61
0012fe64 004308a9 0036ee80 a0f63080 01c63442 kernel32!Sleep+0xf
0012ff54 00432342 00000001 003336e8 003337c8 DeadLockDemo!wmain+0xd9
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 154]
0012ffb8 004320fd 0012fff0 7c816d4f a0f63080 DeadLockDemo!__tmainCRTStartup+0x232
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\crt0.c @ 318]
0012ffc0 7c816d4f a0f63080 01c63442 7ffdd000 DeadLockDemo!wmainCRTStartup+0xd
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\crt0.c @ 187]
0012fff0 00000000 0042e5aa 00000000 78746341 kernel32!BaseProcessStart+0x231 Id: 6fc.3d8 Suspend: 1 Teb: 7ffde000 Unfrozen
ChildEBP RetAddr Args to Child
005afc14 7c90e9c0 7c91901b 000007d4 00000000 ntdll!KiFastSystemCallRet
005afc18 7c91901b 000007d4 00000000 00000000 ntdll!ZwWaitForSingleObject+0xc
005afca0 7c90104b 004a0638 00430b7f 004a0638 ntdll!RtlpWaitForCriticalSection+0x132
005afca8 00430b7f 004a0638 005afe6c 005afe78 ntdll!RtlEnterCriticalSection+0x46
005afd8c 00430b15 005aff60 005afe78 003330a0 DeadLockDemo!CCriticalSection::Lock+0x2f
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 62]
005afe6c 004309f1 004a0638 f3d065d5 00334fc8 DeadLockDemo!CCritSecLock::CCritSecLock+0x35
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 90]
005aff6c 004311b1 00000000 f3d06511 00334fc8 DeadLockDemo!ThreadOne+0xa1
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 182]
005affa8 00431122 00000000 005affec 7c80b50b DeadLockDemo!_callthreadstartex+0x51
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 348]
005affb4 7c80b50b 003330a0 00334fc8 00330001 DeadLockDemo!_threadstartex+0xa2
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 331]
005affec 00000000 00431080 003330a0 00000000 kernel32!BaseThreadStart+0x372 Id: 6fc.284 Suspend: 1 Teb: 7ffdc000 Unfrozen
ChildEBP RetAddr Args to Child
006afc14 7c90e9c0 7c91901b 000007d8 00000000 ntdll!KiFastSystemCallRet
006afc18 7c91901b 000007d8 00000000 00000000 ntdll!ZwWaitForSingleObject+0xc
006afca0 7c90104b 004a0620 00430b7f 004a0620 ntdll!RtlpWaitForCriticalSection+0x132
006afca8 00430b7f 004a0620 006afe6c 006afe78 ntdll!RtlEnterCriticalSection+0x46
006afd8c 00430b15 006aff60 006afe78 003332e0 DeadLockDemo!CCriticalSection::Lock+0x2f
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 62]
006afe6c 00430d11 004a0620 f3e065d5 00334fc8 DeadLockDemo!CCritSecLock::CCritSecLock+0x35
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 90]
006aff6c 004311b1 00000000 f3e06511 00334fc8 DeadLockDemo!ThreadTwo+0xa1
[c:\tests\deadlockdemo\deadlockdemo.cpp @ 202]
006affa8 00431122 00000000 006affec 7c80b50b DeadLockDemo!_callthreadstartex+0x51
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 348]
006affb4 7c80b50b 003332e0 00334fc8 00330001 DeadLockDemo!_threadstartex+0xa2
[f:\rtm\vctools\crt_bld\self_x86\crt\src\threadex.c @ 331]
006affec 00000000 00431080 003332e0 00000000 kernel32!BaseThreadStart+0x37
调用栈（和源行号）暗示ThreadOne正在占用临界区CritSecOne并等待临界区CritSecTwo，然而ThreadTwo正占用临界区CritSecTwo并等待临界区CritSecOne。这是典型的“lock acquisition order”死锁例子，在那里，两个线程需要得到同一组同步的对象，以不同的顺序使用。如果你想避免这种类型的死锁，必须保证所有的线程以相同的顺序得到所需的同步对象（在这个例子里，ThreadOne和ThreadTwo能同意首先得到CritSecOne，然后得到CritSecTwo来避免死锁）。
在默认情况下，'kb'命令只显示调用栈的前20帧。如果你想查看更多的栈帧，你可以显式指明显示的栈帧数量（例如，'kb100'命令要求调试器显示100帧）。在WinDbg会话里，可以用.kframes命令改变随后命令的默认限制。
我们的例子只包含了三个简单的线程，很容易看出哪个线程应该为死锁负责。在大应用程序里，很难找出可疑的线程并进行验证。那我们应该怎么做呢？在大部分情况下，我们应该知道那个没有正常运转的线程（否则，我们怎么会注意到应用程序出现异常了呢？）。通常，这个线程是在等待同步对象，这个对象因为某些原因暂时不可用。这个对象为什么不可用呢？如果我们知道哪个线程正在占用这个对象（拥有它，换句话说），应该能答出这个问题。如果这个对象碰巧在临界区，!locks命令应该能帮助我们识别出它的当前所有者。当不带参数使用时，这条命令显示应用程序线程正在占用的临界区的列表。输出的内容不包括已释放的临界区。
让我看看实际使用中的!locks命令：
cdb -pv -pn myapp.exe -logo out.txt -lines -c "!locks;q"
下面是这条命令的输出内容（同样以DeadLockDemo.cpp为例）：
CritSec DeadLockDemo!CritSecOne+0 at 004A0620
LockCount 1
RecursionCount 1
OwningThread 3d8
EntryCount 1
ContentionCount 1
*** LockedCritSec DeadLockDemo!CritSecTwo+0 at 004A0638
LockCount 1
RecursionCount 1
OwningThread 284
EntryCount 1
ContentionCount 1
*** Locked仔细查看了40个临界区
查看!locks命令的输出（尤其是OwningThread字段），我们可以推断出临界区CritSecOne被ID为0x3d8的线程占用，临界区CritSecTwo被ID为0x284的线程占用。我们可以在'kb'命令的输出内容（在前面的输出里）里找出这些IDs对应的线程。
如果应用程序使用其它种类的同步对象（例如，互斥），识别它们的所有者将更难一些（需要内核调试器），我准备在以后的文章中再介绍这部分内容。调试CPU高消耗的问题
对大多数软件来说，太高的CPU消耗率（根据任务管理器的显示，在单CPU上接近100%）明显指出软件中有bug。通常意味着应用程序的某个线程陷入了死循环。当然，调试这个问题的、最普通的方法是用Visual Studio调试器附上这个进程，查找哪个线程在捣乱。但是我们应该检查哪个线程呢？CDB为我们提供了简便的方法――!runaway命令。当不带参数使用时，这条命令显示应用程序每个线程执行用户模式代码时所花的时间（使用另外的参数，可以显示在内核模式下所花的时间，自线程启动后占用的时间等）。
如下是在CDB下使用这条命令的示例：
cdb -pv -pn myapp.exe -logo out.txt -c "!runaway;q"
下面是!runaway命令的输出示例：
0:000> !runaway
User Mode Time
Thread Time
1:358 0 days 0:00:47.408
2:150 0 days 0:00:03.495
0:d8 0 days 0:00:00.000
看起来好像是ID为0x358的线程占用了大部分的CPU时间。但这个消息还不足以证明线程0x358就是罪魁祸首，因为这条命令显示的CPU时间是线程在它整个生命期中所花的。我们还需要进一步查看线程所用CPU时间的变化情况。让我们再次运行这条命令。这次，我们可以看到类似于下列的内容：
0:000> !runaway
User Mode Time
Thread Time
1:358 0 days 0:00:47.408
2:150 0 days 0:00:06.859
0:d8 0 days 0:00:00.000
现在，我们可以把这个输出内容与上次的输出内容做个比较，找出CPU时间增长最快的线程。在这个例子里，很明显就是线程0x150。现在，我们可以用Visual Studio调试器附上这个应用程序，切换到这个线程下，检查它为什么转个不停。调试栈溢出
当我们想找出栈溢出异常的原因时，CDB也非常有帮助。当然，无控制的递归调用是栈溢出最典型的原因，通常来说，查看损坏了的线程的调用栈，找出它从哪里脱离控制就可以了。Visual Studio在这方面可以做的很好，那为什么还要用CDB呢？让我们设想一个更复杂的例子。例如，假设我们的应用程序中包含一个依赖递归的算法？我们在设计算法时使用有符号数，在所有可能的情形下控制递归的运行，但某个时候栈仍溢出了。为什么？或许是因为在某种情况下，算法使用的某些函数占用了太多的栈空间。我们怎么确定函数占用的总的栈空间呢？不幸地是，Visual Studio调试器没有简便的方法可以做到。
即使调用栈没有显示任何递归的迹象时，应用程序也可能会出现栈溢出异常。例如，查看StackOvfDemo.cpp例子。如果你编译，并在调试器下运行它，将立刻出现栈溢出。但此刻的调用栈看起来一切正常：
StackOvfDemo.exe!_woutput
StackOvfDemo.exe!wprintf
StackOvfDemo.exe!ProcessStringW
StackOvfDemo.exe!ProcessStrings
StackOvfDemo.exe!main
StackOvfDemo.exe!mainCRTStartup
KERNEL32.DLL!_BaseProcessStart@4
显然，调用栈上的某个函数使用了太多的栈空间。但是我们怎么找出这个函数呢？不用担心，有了CDB的'kf'命令的帮助，可以显示每个函数在调用栈上占用的字节数。在应用程序还停在Visual Studio调试器里的时候，我们可以运行下列命令：
cdb -pv -pn stackovfdemo.exe -logo out.txt -c "~*kf;q"
（'kf'默认显示调用栈上最后的20帧，像我们在“调试死锁问题”部分讨论的那样。如果你想多显示一些，可以增加前缀，例如，~*kf1000。另外要注意的是，~*kf将报告所有线程的调用栈。如果应用包含大量的线程，它就不太适合了，这时，可以把它改成'~~[tid]kf', 'tid'是目标线程的线程ID（例如，'~~[0x3a8]kf'））
这条命令显示的内容如下：
. 0 Id: 210.3a8 Suspend: 1 Teb: 7ffde000 Unfrozen
Memory ChildEBP RetAddr
00033440 0041aca5 StackOvfDemo!_woutput+0x22
44 00033484 00415eed StackOvfDemo!wprintf+0x85
d8 0003355c 00415cc5 StackOvfDemo!ProcessStringW+0x2d
fc878 0012fdd4 00415a44 StackOvfDemo!ProcessStrings+0xe5
108 0012fedc 0041c043 StackOvfDemo!main+0x64
e4 0012ffc0 7c4e87f5 StackOvfDemo!mainCRTStartup+0x183
30 0012fff0 00000000 KERNEL32!BaseProcessStart+0x3d
注意第一列的内容――它报告栈上函数所占用的字节数。很显然，ProcessStrings函数用了可用栈空间的最大份额，因此，它可能要为栈溢出负责。如果你想知道ProcessStrings函数为什么需要如此多的栈空间，这里有一些解释。这个函数使用ATL的A2W宏把字符串从ANSI格式转换成Unicode格式，这个宏在内部用_alloca函数在栈上分配内存。用_alloca分配的内存只有当它的调用者（在这个例子里是ProcessStrings）返回后才被释放。直到ProcessStrings返回控制之前，A2W（因此，也就是_alloca）在栈上为每个后续的调用分配另外的空间，这将迅速耗尽栈空间。
底线：不要在循环里使用_alloca。