Czy program może się wykonywać wstecz?

W tym wpisie chcę zademonstrować prostą sztuczkę, która nie jest jeszcze powszechnie znana, a jest już dostępna od jakiegoś czasu w debugerze GDB. Chodzi o funkcję reverse-exection, która weszła w wersji 7 GDB. Reverse-execution to oczywiście wykonywanie wstecz instrukcji programu.

Zademonstrujmy to może na prostym programie napisanym w C:

#include <stdlib.h>

int main()
{
    int x;
    x = rand();
    x = rand();
    x = rand();
    return 0;
}

Skompilujmy go z flagami debugowymi:

gcc -g test.c -o test

Jak widać program nie robi nic mądrego, losowo generuje trzy liczby.

Uruchommy ten program w GDB:

gdb ./test

Włączmy wykonywanie programu komendą start:

(gdb) start
...
Temporary breakpoint 1, main () at test.c:7
7               x = rand();

Program powinien zatrzymać się na pierwszej linijce i i tak się dzieje. Aby móc skorzystać z reverse-execution należy włączyć nagrywanie wykonywania kodu:

(gdb) record

Teraz możemy przechodzić po jednej linijce i obserwować jak się zmieniała wartość zmiennej x:

(gdb) next
8               x = rand();
(gdb) print x
$1 = 1804289383

Ale powiedzmy, że zapomnieliśmy sprawdzić, jaką wartość miał wcześniej x, aby to zrobić wykorzystamy instrukcję reverse-next:

(gdb) reverse-next

No more reverse-execution history.
main () at test.c:7
7               x = rand();
(gdb) print x
$2 = 0

Po przednio x miał wartość 0.

Komenda step też ma swój odpowiednik w postaci reverse-step. Nagrywanie nie musi być włączone od razu po uruchomieniu GDB, może ono zostać włączone gdy dotrzemy do problematycznego dla nas fragmentu kodu.

Powyższy przykład jest może nieco głupkowaty, ale w prosty sposób obrazuje jak używać tego mechanizmu. Może się to okazać przydatne podczas analizy kodu, gdzie wykonywane są jakieś złożone operacje i w trakcie jego wykonywania coś przestaje nam się zgadzać, wtedy nie musimy uruchamiać debugera ponownie tylko wystarczy, że wykonamy odpowiednią ilość kroków wstecz.