一个 Demo 学会使用 Go Delve 调试
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2021-08-01 16:04
在 Go 语言中，除了 go tool 工具链中的 pprof、trace 等剖析工具的大利器外。常常还会有小伙伴问，有没有更好用，更精细的，
大家总嫌弃 pprof、trace 等工具，不够细，没法一口气看到根因，或者具体变量...希望能够最好能追到代码级别调试的，看到具体变量的值是怎么样的，随意想怎么看怎么看的那种。
为此今天给大家介绍 Go 语言强大的 Delve （dlv）调试工具，来更深入问题剖析。
安装
我们需要先安装 Go delve，若是 Go1.16 及以后的版本，可以直接执行下述命令安装：
$ go install github.com/go-delve/delve/cmd/dlv@latest
也可以通过 git clone 的方式安装：
$ git clone https://github.com/go-delve/delve
$ cd delve
$ go install github.com/go-delve/delve/cmd/dlv
在安装完毕后，我们执行 dlv version 命令，查看安装情况：
$ dlv version
Delve Debugger
Version: 1.7.0
Build: $Id: e353a65161e6ed74952b96bbb62ebfc56090832b $
可以明确看到我们所安装的版本是 v1.7.0。
演示程序
我们计划用一个反转字符串的演示程序来进行 Go 程序的调试。第一部分先是完成 stringer 包的 Reverse 方法。
代码如下：
package stringer
func Reverse(s string) string {
r := []rune(s)
for i, j := 0, len(r)-1; i < len(r)/2; i, j = i+1, j-1 {
r[i], r[j] = r[j], r[i]
}
return string(r)
}
再在具体的 main 启动函数中进行调用。代码如下：
import (
"fmt"
"github.com/eddycjy/awesome-project/stringer"
)
func main() {
fmt.Println(stringer.Reverse("脑子进煎鱼了！"))
}
输出结果：
！了鱼煎进子脑
进行调试
Delve 是 Go 程序的源代码级调试器。Delve 使您能够通过控制流程的执行与您的程序进行交互，查看变量，提供线程、goroutine、CPU 状态等信息。
其一共支持如下 11 个子命令：
Available Commands:
attach Attach to running process and begin debugging.
connect Connect to a headless debug server.
core Examine a core dump.
dap [EXPERIMENTAL] Starts a TCP server communicating via Debug Adaptor Protocol (DAP).
debug Compile and begin debugging main package in current directory, or the package specified.
exec Execute a precompiled binary, and begin a debug session.
help Help about any command
run Deprecated command. Use 'debug' instead.
test Compile test binary and begin debugging program.
trace Compile and begin tracing program.
version Prints version.
我们今天主要用到的是 debug 命令，他能够编译并开始调试当前目录下的主包，或指定的包，是最常用的功能之一。
接下来我们利用这个演示程序来进行 dlv 的深入调试和应用。
执行如下命令：
➜ awesomeProject dlv debug .
Type 'help' for list of commands.
(dlv)
我们先在演示程序根目录下执行了 debug，进入了 dlv 的交互模式。
再使用关键字 b（break 的缩写）对 main.main 方法设置断点：
(dlv) b main.main
Breakpoint 1 (enabled) set at 0x10cbab3 for main.main() ./main.go:9
(dlv)
设置完毕后，我们可以看到方法对应的文件名、行数。接着我们可以执行关键字 c（continue 的缩写）跳转到下一个断点处：
(dlv) c
> main.main() ./main.go:9 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x10cbab3)
4: "fmt"
5:
6: "github.com/eddycjy/awesome-project/stringer"
7: )
8:
=> 9: func main() {
10: fmt.Println(stringer.Reverse("脑子进煎鱼了！"))
11: }
(dlv)
在断点处，我看可以看到具体的代码块、goroutine、CPU 寄存器地址等运行时信息。
紧接着执行关键字 n（next 的缩写）单步执行程序的下一步：
(dlv) n
> main.main() ./main.go:10 (PC: 0x10cbac1)
5:
6: "github.com/eddycjy/awesome-project/stringer"
7: )
8:
9: func main() {
=> 10: fmt.Println(stringer.Reverse("脑子进煎鱼了！"))
11: }
我们可以看到程序走到了 main.go 文件中的第 10 行中，并且调用了 stringer.Reverse 方法去处理。
此时我们可以执行关键字 s（step 的关键字）进入到这个函数中去继续调试：
(dlv) s
> github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:3 (PC: 0x10cb87b)
1: package stringer
2:
=> 3: func Reverse(s string) string {
4: r := []rune(s)
5: for i, j := 0, len(r)-1; i < len(r)/2; i, j = i+1, j-1 {
6: r[i], r[j] = r[j], r[i]
7: }
8: return string(r)
输入后，调试的光标会到 Reverse 方法上，此时我们可以调用关键字 p（print 的缩写）传出所传入的变量的值：
(dlv) p s
"脑子进煎鱼了！"
此处函数的形参变量是 s，输出了 “脑子进煎鱼了！”，与我们所传入的是一致的。
但故事一般没有这么的简单，会用到 Delve 来调试，说明是比较细致、隐患的 BUG。为此我们大多需要更进一步的深入。
我们继续围观 Reverse 方法：
5: for i, j := 0, len(r)-1; i < len(r)/2; i, j = i+1, j-1 {
6: r[i], r[j] = r[j], r[i]
7: }
从表现来看，我们常常会怀疑是第 6 行可能是问题的所在。这时可以针对性的对第 6 行进行断点查看：
(dlv) b 6
Breakpoint 2 (enabled) set at 0x10cb92c for github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:6
设置完断点后，我们只需要执行关键字 c，继续下一步：
(dlv) c
> github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:6 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x10cb92c)
1: package stringer
2:
3: func Reverse(s string) string {
4: r := []rune(s)
5: for i, j := 0, len(r)-1; i < len(r)/2; i, j = i+1, j-1 {
=> 6: r[i], r[j] = r[j], r[i]
7: }
8: return string(r)
9: }
走到对应的代码片段后，执行关键字 locals：
(dlv) locals
r = []int32 len: 7, cap: 32, [...]
j = 6
i = 0
我们就可以看到对应的变量 r, i, j 的值是多少，可以根据此来分析程序流转是否与我们预想的一致。
另外也可以调用关键字 set 去针对特定变量设置期望的值：
(dlv) set i = 1
(dlv) locals
r = []int32 len: 7, cap: 32, [...]
j = 6
i = 1
设置后，若还需要继续排查，可以继续调用关键字 c 去定位，这种常用于特定变量的特定值的异常，这样一设置一调试基本就能排查出来了。
在排查完毕后，我们可以执行关键字 r（reset 的缩写）：
(dlv) r
Process restarted with PID 56614
执行完毕后，整个调试就会重置，像是前面在打断点时所设置的变量值就会恢复。
若要查看设置的断点情况，也可以执行关键字 bp 查看：
(dlv) bp
Breakpoint runtime-fatal-throw (enabled) at 0x1038fc0 for runtime.fatalthrow() /usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/panic.go:1163 (0)
Breakpoint unrecovered-panic (enabled) at 0x1039040 for runtime.fatalpanic() /usr/local/Cellar/go/1.16.2/libexec/src/runtime/panic.go:1190 (0)
print runtime.curg._panic.arg
Breakpoint 1 (enabled) at 0x10cbab3 for main.main() ./main.go:9 (0)
Breakpoint 2 (enabled) at 0x10cb92c for github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:6 (0)
查看断点情况后，若有部分已经排除了，可以调用关键字 clearall 对一些断点清除：
(dlv) clearall main.main
Breakpoint 1 (enabled) cleared at 0x10cbab3 for main.main() ./main.go:9
若不指点断点，则会默认清除全部断点。
在日常的 Go 工程中，若都从 main 方法进入就太繁琐了。我们可以直接借助函数名进行调式定位：
(dlv) funcs Reverse
github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse
(dlv) b stringer.Reverse
Breakpoint 3 (enabled) set at 0x10cb87b for github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:3
(dlv) c
> github.com/eddycjy/awesome-project/stringer.Reverse() ./stringer/string.go:3 (hits goroutine(1):1 total:1) (PC: 0x10cb87b)
1: package stringer
2:
=> 3: func Reverse(s string) string {
4: r := []rune(s)
5: for i, j := 0, len(r)-1; i < len(r)/2; i, j = i+1, j-1 {
6: r[i], r[j] = r[j], r[i]
7: }
8: return string(r)
紧接着其他步骤都与先前的一样，进行具体的调试就好了。我们也可以借助 Go 语言的公共函数进行计算：
(dlv) p len(r)-1
6
也可以借助关键字 vars 查看某个包下的所有全局变量的值，例如：vars main。这种方式对于查看全局变量的情况非常有帮助。
排查完毕后，执行关键字 exit 就可以愉快的退出了：
(dlv) exit
解决完问题，可以下班了 ：）
总结
在 Go 语言中，Delve 调试工具是与 Go 语言亲和度最高的，因为 Delve 是 Go 语言实现的。其在我们日常工作中，非常常用。
像是假设程序的 for 循环运行到第 N 次才出现 BUG 时，我们就可以通过断点对应的方法和代码块，再设置变量的值，进行具体的查看，就可以解决。
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