Débogueur

Un débogueur, débugueur ou encore debugger (de l'anglais), est un logiciel qui aide un développeur à analyser les bugs d'un programme. Pour cela, il permet d'exécuter le programme pas-à-pas, d'afficher la valeur des variables à tout moment, de mettre en place des points d'arrêt sur des conditions ou sur des lignes du programme ...

Il s'agit de l'application à la programmation informatique du processus de troubleshooting.

Utilisation

Le programme à débuguer est exécuté à travers le débogueur et s'exécute normalement. Le débogueur offre alors au programmeur la possibilité de contrôler l'exécution du programme, en lui permettant par divers moyens de stopper (mettre en pause l'exécution du programme) et d'observer par exemple le contenu des différentes variables en mémoire. L'état d'exécution peut alors être observé afin, par exemple, de déterminer la cause d'une défaillance.

Quand l'exécution d'un programme est stoppée, le débogueur affiche la position courante d'exécution dans le code source original si celui-ci est un source-level debugger ou symbolic debugger. Si c'est un low-level debugger ou un machine-language debugger, il montre la ligne désassemblée.

De nombreux debogueurs permettent, en plus de l'observation de l'état des registres processeurs et de la mémoire, de les modifier avant de rendre la main au programme débogué. Ils peuvent alors être utilisés pour localiser certaines protections logicielles et les désactiver, amenant à la conception d'un crack. Ainsi, certains logiciels, connaissant le fonctionnement des débogueurs et voulant empêcher de telles modifications, mettent en place des techniques antidébogage (anti debugging tricks).

Techniques

Les outils offerts par les débogueurs dépendent essentiellement du langage de programmation (utilisé pour développer le programme à déboguer) pour lequel il a été conçu. Néanmoins, la grande majorité des débogueurs offrent des outils similaires.

Outils pour stopper (mettre en pause) l'exécution du programme

• commande d'arrêt manuel : le programmeur peut décider à tout moment de stopper l'exécution
• point d'arrêt : placé à un endroit spécifique du programme (généralement dans le code source), il indique au débogueur d'arrêter l'exécution lorsqu'elle atteindra cet endroit
• point d'arrêt conditionné : comme le point d'arrêt, mais avec une condition supplémentaire (comme le nombre de passages sur ce point d'arrêt par exemple)
• point d'observation (watch) : permet d'arrêter l'exécution du programme sur la condition de la modification d'une variable

Outils pour piloter l'exécution du programme

• pas-à-pas : exécution instruction par instruction
  • pas-à-pas sommaire : une instruction est exécutée, dans le programme principal, à chaque fois que le programmeur le demande
  • pas-à-pas détaillé : comme le pas-à-pas sommaire, sauf que le pas-à-pas entre aussi dans les fonctions
  • avec cadencement : à intervalles périodiques, une instruction est exécutée (cela permet de ralentir l'exécution du programme afin qu'elle puisse être suivie de près par l'œil humain)
• redémarrage de la fonction courante (drop frame) : abandon de l'exécution actuelle de la fonction courante et démarrage d'une nouvelle exécution de la fonction courante
• retour en arrière : revenir à l'instruction précédente, en retrouvant l'état précédent (fonctionnalité assez rare)

Outils pour observer l'état du programme

• observation d'une variable
• observation d'une zone mémoire
• observation d'un registre du microprocesseur
• observation de la pile d'appel (backtrace)
• observation du code source avec point d'exécution actuel
• observation du code assembleur (sauf langage interprété) avec point d'exécution actuel
• trace : permet d'observer des informations en différé, sans stopper l'exécution du programme

En outre, le débogueur permet généralement de modifier l'état du programme, lorsque son exécution est stoppée :

• modification d'un registre
• modification d'une variable
• modification d'une zone mémoire

Débug à distance, débug croisé

Le debug croisé, ou debogage croisé, consiste à débuguer un logiciel à distance et souvent pour une architecture cible différente du poste de développement.

Débogueur Noyau

Le déboguage d'un Noyau ou d'un pilote d'un système d'exploitation nécessite des outils adaptés à cette tâche particulièrement sensible. En particulier, ce déboguage se fait habituellement à distance par liaison série (mais parfois par Ethernet) car le débogueur prenant le contrôle total du noyau, la machine cible devient alors inutilisable (se fige totalement à chaque point d'arrêt).

Voir par exemple le débogueur kgdb intégré au noyau Linux.

Débogueurs connus

• adb
• AntiC
• Broadway
• CodeView et le Visual Studio Debugger
• DAEDALUS
• dbx
• D.U.M.A Detect Unintended Memory Access - le fork de Electric Fence
• Dynamic debugging tape (DDT), and ODT
• DuxDebugger — Debugger Disassembler for Windows 64-bit
• Electric Fence
• Firebug
• gdb ou GNU Debugger, éventuellement associé à gdbserver en débug croisé
• IDA The Interactive Disassembler
• Java Platform Debugger Architecture
• kgdb, le débogueur intégré au Noyau Linux
• ladebug
• MacsBug
• Mpatrol
• OCamlDebug, le débogueur d'Objective Caml
• OllyDbg
• PE Explorer
• Prism Parallel Debugger
• Purify
• sdb
• SoftICE
• Syser, un debugger Ring 0
• SPlint
• T-Bug, le débogueur intégré dans Perl 5
• TMON
• TotalView
• Turbo Debugger
• Valgrind
• W32DASM
• WinDbg
• ODB: Omniscient Debugger, débogueur pour Java permettant de déboguer du code en revenant en arrière.

Ouvrage de référence

• Jonathan B. Rosenberg, How Debuggers Work: Algorithms, Data Structures, and Architecture, John Wiley & Sons, (ISBN 0-471-14966-7)

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