c - 如何使用在同一 CPU 上运行的调试器读取 CPU 寄存器？

Question

在学习汇编时，我按以下方式使用 GDB:

gdb ./a.out (a is a compiled C script that only prints hello world)
break main
run
info registers

为什么我自己用同一个CPU打印寄存器，却能看到我程序使用的寄存器？ GDB(或操作系统)的使用不应该覆盖寄存器并且只显示被覆盖的寄存器吗？我能想到的唯一答案是我的 CPU 是双核的，其中一个内核正在使用，另一个保留给程序。

Answer 1

操作系统为每个执行线程维护寄存器的状态。当您检查 gdb 中的寄存器时，调试器实际上是在要求操作系统从保存的状态中读取寄存器值。您的程序在那个时间点没有运行，是调试器。

假设您的系统上没有其他进程。以下是所发生情况的简化 View :

1. 调试器启动并获取 cpu
2. 调试器要求操作系统加载你的程序
3. 调试器要求操作系统放置断点
4. 调试器要求操作系统开始执行您的程序。操作系统保存 gdb 寄存器状态并将控制权转移给您的程序。
5. 你的程序遇到了断点。操作系统取得控制权，保存程序的寄存器状态，重新加载 gdb 寄存器并将 cpu 返回给 gdb。
6. 调试器要求操作系统从保存的状态中读取程序的寄存器。

请注意，此机制是多任务操作系统的正常职责的一部分，并非特定于调试。当 OS 调度程序决定应该执行一个不同的程序时，它会保存当前状态并加载另一个。这称为上下文切换，它可能每秒发生多次，给人一种程序同时执行的错觉，即使您只有一个 cpu 内核也是如此。