《软件调试》系计算机软件工程、开发项目管理类图书，作者：张银奎。2008年6月由电子工业出版社出版发行。本书包括CPU的调试、Windows操作系统中的调试设施、Visual C/C++编译器的调试支持，以及WinDBG调试器主要调试功能的应用实例。

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内容简介

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图书信息

作　者： 张银奎　著

出 版 社： 电子工业出版社

出版时间： 2008-6-1

字　数： 1200000

页　数： 1006

开　本： 16开

I S B N ： 9787121064074

分类： 图书>> 计算机/网络 >> 软件工程/开发项目管理

定价：￥128.00

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ACM院士和调试技术先驱Jack B.Dennis教授做历史回顾计算机和操作系统领域资深专家David A.Solomon撰写序言。调试高手笔耕三载集十余年经验成百万言篇，业内专家鼎力相助，汇五十年精华补软件界空白。

您将学习到：

CPU的调试支持，包括异常、断点、单步执行、分支监视、JTAG、MCE等。

Windows操作系统中的调试设施，包括内核调试引擎、用户态调试予系统、验证器、Dr.Watson、WER、ETW、故障转储、WHEA等。

Visual C/C++编译器的调试支持，包括编译期检查、运行期检查，以及调试符号。

WinDBG调试器的发展历史、模块结构、工作模型、使用方法、主要调试功能的实现细节，以及遍布全书的应用实例。

内核调试、用户态调试、JIT调试、远程调试的原理、实现和用法。异常的概念、分发方法、处理方法（SEH、VEH、CppEH），未处理异常，以及编译器编译异常处理代码的方法。

调试符号的作用、产生过程、存储格式和使用方法。栈和堆的结构布局、工作原理和有关的软件问题，包括栈的自动增长和溢出，缓；中区溢出，溢出攻击，内存泄漏，堆崩溃等。

软件的可调试性和提高可调试性的方法。

此外，书中还诠释了很多较难理解的概念，思考了一系列耐人深思和具有普遍意义的问题。本书是对软件调试技术在过去50年中所取得成就的全面展示，也是笔者本人在软件设计和系统开发第一线奋战10多年的经验总结。本书适合每一位希望深刻理解软件和自由驾驭软件的人阅读，不论您是否直接参与软件开发和测试；不论您是热爱软件，还是憎恨软件；不论您是想发现软件中的瑕疵，还是想领略其中蕴含的智慧！

本书直面软件工程中的最困难任务——侦错

围绕软件世界中的最强大工具——调试器

全方位展示了软件调试技术的无比威力和无穷魅力

80个示例程序的源程序文件和项目文件

浏览符号文件的SymView工具

与内核调试引擎对话的KdTalker工具

直接浏览用户态转储文件的UdmpView工具

显示CPU执行轨迹（分支）的Cpuwhere工具

观察IDT、GDT和系统对象的SOZOOmer工具

本书是对软件调试技术在过去50年中所取得成就的全面展示，也是对作者本人在软件设计和系统开发第一线奋战10多年的经验总结。全书共分6篇30章，选取了大量具有代表性和普遍意义的技术细节进行讨论，包括CPU的调试支持、操作系统的调试支持、编译器的调试支持、WinDBG及其实现等，是学习软件调试技术的宝贵资料。该书可供各大专院校作为教材使用，也可供从事相关工作的人员作为参考用书使用。

内容简介

围绕如何实现高效调试这一主题，本书深入系统地介绍了以调试器为核心的各种软件调试技术。本书共30章，分为6篇。第1篇介绍了软件调试的概况和简要历史。第2篇以英特尔架构(IA)的CPU为例，介绍了计算机系统的硬件核心所提供的调试支持，包括异常、断点指令、单步执行标志、分支监视、JTAG和MCE等。第3篇以Windows操作系统为例，介绍了计算机系统的软件核心中的调试设施，包括内核调试引擎、用户态调试子系统、异常处理、验证器、错误报告、事件追踪、故障转储、硬件错误处理等。第4篇以Visual C/C++编译器为例，介绍了生产软件的主要工具的调试支持，重点讨论了编译期检查、运行期检查及调试符号。第5篇讨论了软件的可调试性，探讨了如何在软件架构设计和软件开发过程中加入调试支持，使软件更容易被调试。在前5篇内容的基础上，第6篇首先介绍了调试器的发展历史、典型功能和实现方法，然后全面介绍了WinDBG调试器，包括它的模块结构、工作模型、使用方法和主要调试功能的实现细节。

本书是对软件调试技术在过去50年中所取得成就的全面展示，也是对作者本人在软件设计和系统开发第一线奋战10多年的经验总结。本书理论与实践紧密结合，选取了大量具有代表性和普遍意义的技术细节进行讨论，是学习软件调试技术的宝贵资料，适合每一位希望深刻理解软件和自由驾驭软件的人阅读，特别是从事软件开发、测试、支持的技术人员和有关的研究人员。

图书目录

第1篇 绪论

第1章 软件调试基础

1.1 简介

1.2 基本特征

1.3 简要历史

1.4 分类

1.5 调试技术概览

1.6 错误与缺欠

1.7 与软件工程的关系

1.8 本章总结

第2篇 CPU的调试支持

第2章 CPU基础

2.1 指令和指令集

2.2 IA-32处理器

2.3 CPU的操作模式

2.4 寄存器

2.5 理解保护模式

2.6 段机制

2.7 分页机制（Paging）

2.8 系统概貌

2.9 本章总结

第3章 中断和异常

3.1 概念和差异

3.2 异常的分类

3.3 异常例析

3.4 中断/异常优先级

3.5 中断/异常处理

3.6 本章总结

第4章 断点和单步执行

4.1 软件断点

4.2 硬件断点

4.3 陷阱标志

4.4 实模式调试器例析

4.5 本章总结

第5章 分支记录和性能监视

5.1 分支监视概览

5.2 使用寄存器的分支记录

5.3 使用内存的分支记录

5.4 DS示例：CpuWhere

5.5 性能监视

5.6 本章总结

第6章 机器检查架构（MCA）

6.1 奔腾处理器的机器检查机制

6.2 MCA

6.3 编写MCA软件

6.4 本章总结

第7章 JTAG调试

7.1 简介

7.2 JTAG原理

7.3 JTAG应用

7.4 IA-32处理器的JTAG支持

7.5 本章总结

第3篇 操作系统的调试支持

第8章 Windows概要

8.1 简介

8.2 进程和进程空间

8.3 内核模式和用户模式

8.4 架构和系统部件

8.5 本章总结

第9章 用户态调试模型

9.1 概览

9.2 采集调试消息

9.3 发送调试消息

9.4 调试子系统服务器（XP之后）

9.5 调试子系统服务器（XP之前）

9.6 比较两种模型

9.7 NTDLL中的调试支持例程

9.8 调试API 224

9.9 本章总结

第10章 用户态调试过程

10.1 调试器进程

10.2 被调试进程

10.3 从调试器中启动被调试程序

10.4 附加到已经启动的进程

10.5 处理调试事件

10.6 中断到调试器

10.7 输出调试字符串

10.8 终止调试会话

10.9 本章总结

第11章 中断和异常管理

11.1 中断描述符表

11.2 异常的描述和登记

11.3 异常分发过程

11.4 结构化异常处理（SEH）

11.5 向量化异常处理（VEH）

11.6 本章总结

第12章 未处理异常和JIT调试

12.1 简介

12.2 默认的异常处理器

12.3 未处理异常过滤函数

12.4 应用程序错误对话框

12.5 JIT调试和Dr. Watson

12.6 顶层异常过滤函数

12.7 Dr. Watson

12.8 DRWTSN32的日志文件

12.9 用户态转储文件

12.10 本章总结

第13章 硬错误和蓝屏

13.1 硬错误提示

13.2 蓝屏终止（BSOD）

13.3 系统转储文件

13.4 分析系统转储文件

13.5 辅助的错误提示方法

13.6 配置错误提示机制

13.7 防止滥用错误提示机制

13.8 本章总结

第14章 错误报告

14.1 WER 1.0

14.2 系统错误报告

14.3 WER服务器端

14.4 WER 2.0

14.5 CER

14.6 本章总结

第15章 日志

15.1 日志简介

15.2 ELF的架构

15.3 ELF的数据组织

15.4 察看和使用ELF日志

15.5 CLFS的组成和原理

15.6 CLFS的使用方法

15.7 本章总结

第16章 事件追踪

16.1 简介

16.2 ETW的架构

16.3 提供ETW消息

16.4 控制ETW会话

16.5 消耗ETW消息

16.6 格式描述

16.7 NT Kernel Logger

16.8 Global Logger Session

16.9 Crimson API

16.10 本章总结

第17章 WHEA

17.1 目标和架构

17.2 错误源

17.3 错误处理过程

17.4 错误持久化

17.5 注入错误

17.6 本章总结

第18章 内核调试引擎

18.1 概览

18.2 连接

18.3 启用

18.4 初始化

18.5 内核调试协议

18.6 与内核交互

18.7 建立和维持连接

18.8 本地内核调试

18.9 本章总结

第19章 Windows的验证机制

19.1 简介

19.2 驱动验证器的工作原理

19.3 使用驱动验证器

19.4 应用程序验证器的工作原理

19.5 使用应用程序验证器

19.6 本章总结

第4篇 编译器的调试支持

第20章 编译和编译期检查

20.1 程序的构建过程

20.2 编译

20.3 Visual C++编译器

20.4 编译错误和警告

20.5 编译期检查

20.6 标准标注语言

20.7 本章总结

第21章 运行库和运行期检查

21.1 C/C++运行库

21.2 链接运行库

21.3 运行库的初始化和清理

21.4 运行期检查

21.5 报告运行期检查错误

21.6 本章总结

第22章 栈和函数调用

22.1 简介

22.2 栈的创建过程

22.3 CALL和RET指令

22.4 局部变量和栈帧

22.5 帧指针省略（FPO）

22.6 栈指针检查

22.7 调用协定

22.8 栈空间的增长和溢出

22.9 栈下溢

22.10 缓冲区溢出

22.11 变量检查

22.12 基于Cookie的安全检查

22.13 本章总结

第23章 堆和堆检查

23.1 理解堆

23.2 堆的创建和销毁

23.3 分配和释放堆块

23.4 堆的内部结构

23.5 低碎片堆（LFH）

23.6 堆的调试支持

23.7 栈回溯数据库

23.8 堆溢出和检测

23.9 页堆

23.10 准页堆

23.11 CRT堆

23.12 CRT堆的调试堆块

23.13 CRT堆的调试功能

23.14 堆块转储

23.15 泄漏转储

23.16 本章总结

第24章 异常处理代码的编译

24.1 概览

24.2 FS:[0]链条

24.3 遍历FS:[0]链条

24.4 执行异常处理函数

24.5 __try{}__except()结构

24.6 安全问题

24.7 本章总结

第25章 调试符号

25.1 名称修饰

25.2 调试信息的存储格式

25.3 目标文件中的调试信息

25.4 PE文件中的调试信息

25.5 DBG文件

25.6 PDB文件

25.7 有关的编译和链接选项

25.8 PDB文件中的数据表

25.9 本章总结

第5篇 可调试性

第26章 可调试性概览

26.1 简介

26.2 Showstopper和未雨绸缪

26.3 基本原则

26.4 不可调试代码

26.5 可调试性例析

26.6 与安全、性能和商业秘密的关系

26.7 本章总结

第27章 可调试性的实现

27.1 角色和职责

27.2 可调试架构

27.3 通过栈回溯实现可追溯性

27.4 数据的可追溯性

27.5 可观察性的实现

27.6 自检和自动报告

27.7 本章总结

第6篇 调试器

第28章 调试器概览

28.1 TX-0计算机和FLIT调试器

28.2 小型机和DDT调试器

28.3 个人计算机和它的调试器

28.4 调试器的功能

28.5 分类标准

28.6 实现模型

28.7 经典架构

28.8 HPD标准

28.9 本章总结

第29章 WinDBG及其实现

29.1 WinDBG溯源

29.2 C阶段的架构

29.3 重构

29.4 调试器引擎的架构

29.5 调试目标

29.6 调试会话

29.7 接收和处理命令

29.8 本章总结

第30章 WinDBG用法详解

30.1 工作空间

30.2 命令概览

30.3 用户界面

30.4 输入和执行命令

30.5 建立调试会话

30.6 终止调试会话

30.7 理解上下文

30.8 调试符号

30.9 事件处理

30.10 控制调试目标

30.11 单步执行

30.12 使用断点

30.13 控制进程和线程

30.14 观察栈

30.15 分析内存

30.16 遍历链表

30.17 调用目标程序的函数

30.18 命令程序

30.19 本章总结

附录A 示例程序列表

附录B WinDBG标准命令列表

索引

图书章节

第1篇 绪论

第1章 软件调试基础

1955年，一个名叫Computer Usage Corporation（CUC）的公司诞生了，它是世界上第一个专门从事软件开发和服务的公司。CUC公司的创始人是Elmer Kubie和John w Sheldon，他们都在IBM工作过。从当时计算机硬件的迅速发展中，他们看到了软件方面所潜在的机遇。CUC的诞生标志着一个新兴的产业正式起步了。

与其他产业相比，软件产业的发展速度是惊人的。短短50几年后，我们已经难以统计世界上共有多少个软件公司，只知道一定是一个很庞大的数字，而且这个数量还在不断增大。同时，软件产品的数量也达到了难以统计的程度，各种各样的软件已经渗透到人类生产和生活的各个领域，越来越多的人开始依赖软件工作和生活。

与传统的产品相比，软件产品具有根本的不同，其生产过程也有着根本的差异。在开发软件的整个过程中，存在非常多的不确定性因素。在一个软件真正完成之前，很难预计它的完成日期。很多软件项目都经历了多次的延期，还有很多中途夭折。直到今天，人们还没有找到一种有效的方法来控制软件的生产过程。导致软件生产难以控制的根本原因是来源于软件本身的复杂性。一个软件的规模越大，它的复杂度也越高。

简单来说，软件是程序（program）和文档（document）的集合，程序的核心内容便是按一定顺序排列的一系列指令（instruction）。如果把每个指令看作一块积木，那么软件开发就是使用这些积木修建一个让CPU（中央处理器）在其中运行的交通系统。这个系统中有很多条不同特征的道路（函数）。有些道路只允许一辆车在上面行驶，一辆车驶出后另一辆才能进入，有些道路可以让无数辆车同时在上面飞奔。这些道路都是单行道，只可以沿一个方向行驶。在这些道路之间，除了明确的入口（entry）和出口（exit）之外，还可以通过中断和异常等机制从一条路飞越到另一条，另一条又可以飞转到第三条或直接飞回到第一条。在这个系统中行驶的车辆也很特殊，它们速度很快，而且“无人驾驶”，完全不知道会跑到哪里，唯一的原则就是上了一条路便沿着它向前跑……

如果说软件的执行过程就好像是CPU在无数条道路（指令流）间飞奔，那么开发软件的过程就是设计和构建这个交通网络的过程。其基本目标是要让CPU在这个网络中奔跑时可以完成需求（requirement）中所定义的功能。对这个网络的其他要求通常还有可靠（reliable）、灵活（flexible）、健壮（robust）、易于维护（maintainable），可以简单地改造就能让其他类型的车辆（CPU）在上面行驶（portable）……

开发一个满足以上要求的软件系统不是一件简单的事，通常需要经历分析（analysis）、设计（design）、编码（code）和测试（test）等多个环节。通过测试并发布（release）后，还需要维护（maintain）和支持（support）工作。在以上环节中，每一步都可能遇到这样那样的技术难题。