Improve responsiveness while in 'replace-buffer-contents'
[emacs.git] / etc / DEBUG
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1 Debugging GNU Emacs
3 Copyright (C) 1985, 2000-2018 Free Software Foundation, Inc.
4 See the end of the file for license conditions.
6 ** Preliminaries
8 This section can be skipped if you are already familiar with building
9 Emacs with debug info, configuring and starting GDB, and simple GDB
10 debugging techniques.
12 *** Configuring Emacs for debugging
14 It is best to configure and build Emacs with special options that will
15 make the debugging easier.  Here's the configure-time options we
16 recommend (they are in addition to any other options you might need,
17 such as --prefix):
19   ./configure --enable-checking='yes,glyphs' --enable-check-lisp-object-type \
20     CFLAGS='-O0 -g3'
22 The CFLAGS value is important: debugging optimized code can be very
23 hard.  (If the problem only happens with optimized code, you may need
24 to enable optimizations.  If that happens, try using -Og first,
25 instead of -O2, as the former will disable some optimizations that
26 make debugging some code exceptionally hard.)
28 Modern versions of GCC support more elaborate debug info that is
29 available by just using the -g3 compiler switch.  Try using -gdwarf-4
30 in addition to -g3, and if that fails, try -gdwarf-3.  This is
31 especially important if you have to debug optimized code.  More info
32 about this is available below; search for "analyze failed assertions".
34 The 2 --enable-* switches are optional.  They don't have any effect on
35 debugging with GDB, but will compile additional code that might catch
36 the problem you are debugging much earlier, in the form of assertion
37 violation.  The --enable-checking option also enables additional
38 functionality useful for debugging display problems; see more about
39 this below under "Debugging Emacs redisplay problems".
41 Emacs needs not be installed to be debugged, you can debug the binary
42 created in the 'src' directory.
44 *** Configuring GDB
46 To start GDB to debug Emacs, you can simply type "gdb ./emacs RET" at
47 the shell prompt (assuming you do that from the directory of the Emacs
48 executable, usually the 'src' sub-directory of the Emacs tree).
49 However, we recommend starting GDB from Emacs, see below.
51 When you debug Emacs with GDB, you should start GDB in the directory
52 where the Emacs executable was made (the 'src' directory in the Emacs
53 source tree).  That directory has a .gdbinit file that defines various
54 "user-defined" commands for debugging Emacs.  (These commands are
55 described below under "Examining Lisp object values" and "Debugging
56 Emacs Redisplay problems".)
58 Starting the debugger from Emacs, via the "M-x gdb" command (described
59 below), when the current buffer visits one of the Emacs C source files
60 will automatically start GDB in the 'src' directory.  If you invoke
61 "M-x gdb" from a buffer whose default directory is different, such as
62 from the "*scratch*" buffer, you can change the default directory with
63 the "M-x cd" command before starting the debugger.
65 Recent GDB versions by default do not automatically load .gdbinit
66 files in the directory where you invoke GDB.  With those versions of
67 GDB, you will see a warning when GDB starts, like this:
69   warning: File ".../src/.gdbinit" auto-loading has been declined by your `auto-load safe-path' set to "$debugdir:$datadir/auto-load".
71 The simplest way to fix this is to add the following line to your
72 ~/.gdbinit file (creating such a file if it doesn't already exist):
74   add-auto-load-safe-path /path/to/emacs/src/.gdbinit
76 There are other ways to overcome that difficulty, they are all
77 described in the node "Auto-loading safe path" in the GDB user manual.
78 If nothing else helps, type "source /path/to/.gdbinit RET" at the GDB
79 prompt, to unconditionally load the GDB init file.
81 Running GDB on macOS sometimes brings an error message like this:
83   Unable to find Mach task port for process-id NNN: (os/kern) failure (0x5).
85 To overcome this, search the Internet for the phrase "Unable to find
86 Mach task port for process-id", and you will find detailed
87 instructions to follow.
89 *** Use the Emacs GDB UI front-end
91 We recommend using the GUI front-end for GDB provided by Emacs.  With
92 it, you can start GDB by typing "M-x gdb RET".  This will suggest the
93 file name of the default binary to debug; if the suggested default is
94 not the Emacs binary you want to debug, change the file name as
95 needed.  Alternatively, if you want to attach the debugger to an
96 already running Emacs process, change the GDB command shown in the
97 minibuffer to say this:
99    gdb -i=mi -p PID
101 where PID is the numerical process ID of the running Emacs process,
102 displayed by system utilities such as 'top' or 'ps' on Posix hosts and
103 Task Manager on MS-Windows.
105 Once the debugger starts, open the additional windows provided by the
106 GDB UI, by typing "M-x gdb-many-windows RET".  (Alternatively, click
107 Gud->GDB-MI->Display Other Windows" from the menu bar.)  At this
108 point, make your frame large enough (or full-screen) such that the
109 windows you just opened have enough space to show the content without
110 horizontal scrolling.
112 You can later restore your window configuration with the companion
113 command "M-x gdb-restore-windows RET", or by deselecting "Display
114 Other Windows" from the menu bar.
116 *** Setting initial breakpoints
118 Before you let Emacs run, you should now set breakpoints in the code
119 which you want to debug, so that Emacs stops there and lets GDB take
120 control.  If the code which you want to debug is executed under some
121 rare conditions, or only when a certain Emacs command is manually
122 invoked, then just set your breakpoint there, let Emacs run, and
123 trigger the breakpoint by invoking that command or reproducing those
124 rare conditions.
126 If you are less lucky, and the code in question is run very
127 frequently, you will have to find some way of avoiding triggering your
128 breakpoint when the conditions for the buggy behavior did not yet
129 happen.  There's no single recipe for this, you will have to be
130 creative and study the code to see what's appropriate.  Some useful
131 tricks for that:
133   . Make your breakpoint conditional on certain buffer or string
134     position.  For example:
136       (gdb) break foo.c:1234 if PT >= 9876
138   . Set a break point in some rarely called function, then create the
139     conditions for the bug, call that rare function, and when GDB gets
140     control, set the breakpoint in the buggy code, knowing that it
141     will now be called when the bug happens.
143   . If the bug manifests itself as an error message, set a breakpoint
144     in Fsignal, and when it breaks, look at the backtrace to see what
145     triggers the error.
147 Some additional techniques are described below under "Getting control
148 to the debugger".
150 You are now ready to start your debugging session.
152 *** Running Emacs from GDB
154 If you are starting a new Emacs session, type "run", followed by any
155 command-line arguments (e.g., "-Q") into the *gud-emacs* buffer and
156 press RET.  If you ran GDB outside of Emacs, type "run" followed by
157 the command-line arguments at the GDB prompt instead.
159 If you attached the debugger to a running Emacs, type "continue" into
160 the *gud-emacs* buffer and press RET.
162 Many variables you will encounter while debugging are Lisp objects.
163 These are displayed as integer values (or structures, if you used the
164 "--enable-check-lisp-object-type" option at configure time) that are
165 hard to interpret, especially if they represent long lists.  You can
166 use the 'pp' command to display them in their Lisp form.  That command
167 displays its output on the standard error stream, which you
168 can redirect to a file using "M-x redirect-debugging-output".
169 This means that if you attach GDB to a running Emacs that was invoked
170 from a desktop icon, chances are you will not see the output at all,
171 or it will wind up in an obscure place (check the documentation of
172 your desktop environment).
174 Additional information about displaying Lisp objects can be found
175 under "Examining Lisp object values" below.
177 The rest of this document describes specific useful techniques for
178 debugging Emacs; we suggest reading it in its entirety the first time
179 you are about to debug Emacs, then look up your specific issues
180 whenever you need.
182 Good luck!
184 ** When you are trying to analyze failed assertions or backtraces, it
185 is essential to compile Emacs with flags suitable for debugging.
186 With GCC 4.8 or later, you can invoke 'make' with CFLAGS="-Og -g3".
187 With older GCC or non-GCC compilers, you can use CFLAGS="-O0 -g3".
188 With GCC and higher optimization levels such as -O2, the
189 -fno-omit-frame-pointer and -fno-crossjumping options are often
190 essential.  The latter prevents GCC from using the same abort call for
191 all assertions in a given function, rendering the stack backtrace
192 useless for identifying the specific failed assertion.
193 Some versions of GCC support recent versions of the DWARF standard for
194 debugging info, but default to older versions; for example, they could
195 support -gdwarf-4 compiler option (for DWARF v4), but default to
196 version 2 of the DWARF standard.  For best results in debugging
197 abilities, find out the highest version of DWARF your GCC can support,
198 and use the corresponding -gdwarf-N switch instead of just -g (you
199 will still need -g3, as in "-gdwarf-4 -g3").
201 ** It is a good idea to run Emacs under GDB (or some other suitable
202 debugger) *all the time*.  Then, when Emacs crashes, you will be able
203 to debug the live process, not just a core dump.  (This is especially
204 important on systems which don't support core files, and instead print
205 just the registers and some stack addresses.)
207 ** If Emacs hangs, or seems to be stuck in some infinite loop, typing
208 "kill -TSTP PID", where PID is the Emacs process ID, will cause GDB to
209 kick in, provided that you run under GDB.
211 ** Getting control to the debugger
213 Setting a breakpoint in a strategic place, after loading Emacs into
214 the debugger, but before running it, is the most efficient way of
215 making sure control will be returned to the debugger when you need
216 that.
218 'Fsignal' is a very useful place to put a breakpoint in.  All Lisp
219 errors go through there.  If you are only interested in errors that
220 would fire the Lisp debugger, breaking at 'maybe_call_debugger' is
221 useful.
223 Another technique for getting control to the debugger is to put a
224 breakpoint in some rarely used function.  One such convenient function
225 is Fredraw_display, which you can invoke at will interactively with
226 "M-x redraw-display RET".
228 It is also useful to have a guaranteed way to return to the debugger
229 at any arbitrary time.  When using X, this is easy: type C-z at the
230 window where you are interacting with GDB, and it will stop Emacs just
231 as it would stop any ordinary program.  (This doesn't work if GDB was
232 attached to a running Emacs process; in that case, you will need to
233 type C-z to the shell window from which Emacs was started, or use the
234 "kill -TSTP" method described below.)
236 When Emacs is displaying on a text terminal, things are not so easy,
237 so we describe the various alternatives below (however, those of them
238 that use signals only work on Posix systems).
240 The src/.gdbinit file in the Emacs distribution arranges for SIGINT
241 (C-g in Emacs on a text-mode frame) to be passed to Emacs and not give
242 control back to GDB.  On modern systems, you can override that with
243 this command:
245    handle SIGINT stop nopass
247 After this 'handle' command, SIGINT will return control to GDB.  If
248 you want the C-g to cause a quit within Emacs as well, omit the 'nopass'.
249 See the GDB manual for more details about signal handling and the
250 'handle' command.
252 A technique that can work when 'handle SIGINT' does not is to store
253 the code for some character into the variable stop_character.  Thus,
255     set stop_character = 29
257 makes Control-] (decimal code 29) the stop character.
258 Typing Control-] will cause immediate stop.  You cannot
259 use the set command until the inferior process has been started, so
260 start Emacs with the 'start' command, to get an opportunity to do the
261 above 'set' command.
263 On a Posix host, you can also send a signal using the 'kill' command
264 from a shell prompt, like this:
266    kill -TSTP Emacs-PID
268 where Emacs-PID is the process ID of Emacs being debugged.  Other
269 useful signals to send are SIGUSR1 and SIGUSR2; see "Error Debugging"
270 in the ELisp manual for how to use those.
272 When Emacs is displaying on a text terminal, it is useful to have a
273 separate terminal for the debug session.  This can be done by starting
274 Emacs as usual, then attaching to it from gdb with the 'attach'
275 command which is explained in the node "Attach" of the GDB manual.
277 On MS-Windows, you can alternatively start Emacs from its own separate
278 console by setting the new-console option before running Emacs under
279 GDB:
281   (gdb) set new-console 1
282   (gdb) run
284 If you do this, then typing C-c or C-BREAK into the console window
285 through which you interact with GDB will stop Emacs and return control
286 to the debugger, no matter if Emacs displays GUI or text-mode frames.
287 This is the only reliable alternative on MS-Windows to get control to
288 the debugger, besides setting breakpoints in advance.
290 ** Examining Lisp object values.
292 When you have a live process to debug, and it has not encountered a
293 fatal error, you can use the GDB command 'pr'.  First print the value
294 in the ordinary way, with the 'p' command.  Then type 'pr' with no
295 arguments.  This calls a subroutine which uses the Lisp printer.
297 You can also use 'pp value' to print the emacs value directly.
299 To see the current value of a Lisp Variable, use 'pv variable'.
301 These commands send their output to stderr; if that is closed or
302 redirected to some file you don't know, you won't see their output.
303 This is particularly so for Emacs invoked on MS-Windows from the
304 desktop shortcut.  You can use the command 'redirect-debugging-output'
305 to redirect stderr to a file.
307 Note: It is not a good idea to try 'pr', 'pp', or 'pv' if you know that Emacs
308 is in deep trouble: its stack smashed (e.g., if it encountered SIGSEGV
309 due to stack overflow), or crucial data structures, such as 'obarray',
310 corrupted, etc.  In such cases, the Emacs subroutine called by 'pr'
311 might make more damage, like overwrite some data that is important for
312 debugging the original problem.
314 Also, on some systems it is impossible to use 'pr' if you stopped
315 Emacs while it was inside 'select'.  This is in fact what happens if
316 you stop Emacs while it is waiting.  In such a situation, don't try to
317 use 'pr'.  Instead, use 's' to step out of the system call.  Then
318 Emacs will be between instructions and capable of handling 'pr'.
320 If you can't use 'pr' command, for whatever reason, you can use the
321 'xpr' command to print out the data type and value of the last data
322 value, For example:
324     p it->object
325     xpr
327 You may also analyze data values using lower-level commands.  Use the
328 'xtype' command to print out the data type of the last data value.
329 Once you know the data type, use the command that corresponds to that
330 type.  Here are these commands:
332     xint xptr xwindow xmarker xoverlay xmiscfree xintfwd xboolfwd xobjfwd
333     xbufobjfwd xkbobjfwd xbuflocal xbuffer xsymbol xstring xvector xframe
334     xwinconfig xcompiled xcons xcar xcdr xsubr xprocess xfloat xscrollbar
335     xchartable xsubchartable xboolvector xhashtable xlist xcoding
336     xcharset xfontset xfont
338 Each one of them applies to a certain type or class of types.
339 (Some of these types are not visible in Lisp, because they exist only
340 internally.)
342 Each x... command prints some information about the value, and
343 produces a GDB value (subsequently available in $) through which you
344 can get at the rest of the contents.
346 In general, most of the rest of the contents will be additional Lisp
347 objects which you can examine in turn with the x... commands.
349 Even with a live process, these x...  commands are useful for
350 examining the fields in a buffer, window, process, frame or marker.
351 Here's an example using concepts explained in the node "Value History"
352 of the GDB manual to print values associated with the variable
353 called frame.  First, use these commands:
355   cd src
356   gdb emacs
357   b set_frame_buffer_list
358   r -q
360 Then Emacs hits the breakpoint:
362   (gdb) p frame
363   $1 = 139854428
364   (gdb) xpr
365   Lisp_Vectorlike
366   PVEC_FRAME
367   $2 = (struct frame *) 0x8560258
368   "emacs@localhost"
369   (gdb) p *$
370   $3 = {
371     size = 1073742931,
372     next = 0x85dfe58,
373     name = 140615219,
374     [...]
375   }
377 Now we can use 'pp' to print the frame parameters:
379   (gdb) pp $->param_alist
380   ((background-mode . light) (display-type . color) [...])
382 The Emacs C code heavily uses macros defined in lisp.h.  So suppose
383 we want the address of the l-value expression near the bottom of
384 'add_command_key' from keyboard.c:
386   XVECTOR (this_command_keys)->contents[this_command_key_count++] = key;
388 XVECTOR is a macro, so GDB only knows about it if Emacs has been compiled with
389 preprocessor macro information.  GCC provides this if you specify the options
390 '-gdwarf-N' (where N is 2 or higher) and '-g3'.  In this case, GDB can
391 evaluate expressions like "p XVECTOR (this_command_keys)".
393 When this information isn't available, you can use the xvector command in GDB
394 to get the same result.  Here is how:
396   (gdb) p this_command_keys
397   $1 = 1078005760
398   (gdb) xvector
399   $2 = (struct Lisp_Vector *) 0x411000
400   0
401   (gdb) p $->contents[this_command_key_count]
402   $3 = 1077872640
403   (gdb) p &$
404   $4 = (int *) 0x411008
406 Here's a related example of macros and the GDB 'define' command.
407 There are many Lisp vectors such as 'recent_keys', which contains the
408 last 300 keystrokes.  We can print this Lisp vector
410   p recent_keys
411   pr
413 But this may be inconvenient, since 'recent_keys' is much more verbose
414 than 'C-h l'.  We might want to print only the last 10 elements of
415 this vector.  'recent_keys' is updated in keyboard.c by the command
417   XVECTOR (recent_keys)->contents[recent_keys_index] = c;
419 So we define a GDB command 'xvector-elts', so the last 10 keystrokes
420 are printed by
422   xvector-elts recent_keys recent_keys_index 10
424 where you can define xvector-elts as follows:
426   define xvector-elts
427   set $i = 0
428   p $arg0
429   xvector
430   set $foo = $
431   while $i < $arg2
432   p $foo->contents[$arg1-($i++)]
433   pr
434   end
435   document xvector-elts
436   Prints a range of elements of a Lisp vector.
437   xvector-elts  v n i
438   prints 'i' elements of the vector 'v' ending at the index 'n'.
439   end
441 ** Getting Lisp-level backtrace information within GDB
443 The most convenient way is to use the 'xbacktrace' command.  This
444 shows the names of the Lisp functions that are currently active.
446 If that doesn't work (e.g., because the 'backtrace_list' structure is
447 corrupted), type "bt" at the GDB prompt, to produce the C-level
448 backtrace, and look for stack frames that call Ffuncall.  Select them
449 one by one in GDB, by typing "up N", where N is the appropriate number
450 of frames to go up, and in each frame that calls Ffuncall type this:
452    p *args
453    pr
455 This will print the name of the Lisp function called by that level
456 of function calling.
458 By printing the remaining elements of args, you can see the argument
459 values.  Here's how to print the first argument:
461    p args[1]
462    pr
464 If you do not have a live process, you can use xtype and the other
465 x...  commands such as xsymbol to get such information, albeit less
466 conveniently.  For example:
468    p *args
469    xtype
471 and, assuming that "xtype" says that args[0] is a symbol:
473    xsymbol
475 ** Debugging Emacs redisplay problems
477 If you configured Emacs with --enable-checking='glyphs', you can use redisplay
478 tracing facilities from a running Emacs session.
480 The command "M-x trace-redisplay RET" will produce a trace of what redisplay
481 does on the standard error stream.  This is very useful for understanding the
482 code paths taken by the display engine under various conditions, especially if
483 some redisplay optimizations produce wrong results.  (You know that redisplay
484 optimizations might be involved if "M-x redraw-display RET", or even just
485 typing "M-x", causes Emacs to correct the bad display.)  Since the cursor
486 blinking feature triggers periodic redisplay cycles, we recommend disabling
487 'blink-cursor-mode' before invoking 'trace-redisplay', so that you have less
488 clutter in the trace.  You can also have up to 30 last trace messages dumped to
489 standard error by invoking the 'dump-redisplay-history' command.
491 To find the code paths which were taken by the display engine, search xdisp.c
492 for the trace messages you see.
494 The command 'dump-glyph-matrix' is useful for producing on standard error
495 stream a full dump of the selected window's glyph matrix.  See the function's
496 doc string for more details.  If you are debugging redisplay issues in
497 text-mode frames, you may find the command 'dump-frame-glyph-matrix' useful.
499 Other commands useful for debugging redisplay are 'dump-glyph-row' and
500 'dump-tool-bar-row'.
502 If you run Emacs under GDB, you can print the contents of any glyph matrix by
503 just calling that function with the matrix as its argument.  For example, the
504 following command will print the contents of the current matrix of the window
505 whose pointer is in 'w':
507   (gdb) p dump_glyph_matrix (w->current_matrix, 2)
509 (The second argument 2 tells dump_glyph_matrix to print the glyphs in
510 a long form.)
512 The Emacs display code includes special debugging code, but it is normally
513 disabled.  Configuring Emacs with --enable-checking='yes,glyphs' enables it.
515 Building Emacs like that activates many assertions which scrutinize
516 display code operation more than Emacs does normally.  (To see the
517 code which tests these assertions, look for calls to the 'eassert'
518 macros.)  Any assertion that is reported to fail should be investigated.
520 When you debug display problems running emacs under X, you can use
521 the 'ff' command to flush all pending display updates to the screen.
523 The src/.gdbinit file defines many useful commands for dumping redisplay
524 related data structures in a terse and user-friendly format:
526  'ppt' prints value of PT, narrowing, and gap in current buffer.
527  'pit' dumps the current display iterator 'it'.
528  'pwin' dumps the current window 'win'.
529  'prow' dumps the current glyph_row 'row'.
530  'pg' dumps the current glyph 'glyph'.
531  'pgi' dumps the next glyph.
532  'pgrow' dumps all glyphs in current glyph_row 'row'.
533  'pcursor' dumps current output_cursor.
535 The above commands also exist in a version with an 'x' suffix which takes an
536 object of the relevant type as argument.  For example, 'pgrowx' dumps all
537 glyphs in its argument, which must be of type 'struct glyph_row'.
539 Since redisplay is performed by Emacs very frequently, you need to place your
540 breakpoints cleverly to avoid hitting them all the time, when the issue you are
541 debugging did not (yet) happen.  Here are some useful techniques for that:
543  . Put a breakpoint at 'Fredraw_display' before running Emacs.  Then do
544    whatever is required to reproduce the bad display, and invoke "M-x
545    redraw-display".  The debugger will kick in, and you can set or enable
546    breakpoints in strategic places, knowing that the bad display will be
547    redrawn from scratch.
549  . For debugging incorrect cursor position, a good place to put a breakpoint is
550    in 'set_cursor_from_row'.  The first time this function is called as part of
551    'redraw-display', Emacs is redrawing the minibuffer window, which is usually
552    not what you want; type "continue" to get to the call you want.  In general,
553    always make sure 'set_cursor_from_row' is called for the right window and
554    buffer by examining the value of w->contents: it should be the buffer whose
555    display you are debugging.
557  . 'set_cursor_from_row' is also a good place to look at the contents of a
558    screen line (a.k.a. "glyph row"), by means of the 'pgrow' GDB command.  Of
559    course, you need first to make sure the cursor is on the screen line which
560    you want to investigate.  If you have set a breakpoint in 'Fredraw_display',
561    as advised above, move cursor to that line before invoking 'redraw-display'.
563  . If the problem happens only at some specific buffer position or for some
564    specific rarely-used character, you can make your breakpoints conditional on
565    those values.  The display engine maintains the buffer and string position
566    it is processing in the it->current member; for example, the buffer
567    character position is in it->current.pos.charpos.  Most redisplay functions
568    accept a pointer to a 'struct it' object as their argument, so you can make
569    conditional breakpoints in those functions, like this:
571     (gdb) break x_produce_glyphs if it->current.pos.charpos == 1234
573    For conditioning on the character being displayed, use it->c or
574    it->char_to_display.
576  . You can also make the breakpoints conditional on what object is being used
577    for producing glyphs for display.  The it->method member has the value
578    GET_FROM_BUFFER for displaying buffer contents, GET_FROM_STRING for
579    displaying a Lisp string (e.g., a 'display' property or an overlay string),
580    GET_FROM_IMAGE for displaying an image, etc.  See 'enum it_method' in
581    dispextern.h for the full list of values.
583 ** Following longjmp call.
585 Recent versions of glibc (2.4+?) encrypt stored values for setjmp/longjmp which
586 prevents GDB from being able to follow a longjmp call using 'next'.  To
587 disable this protection you need to set the environment variable
588 LD_POINTER_GUARD to 0.
590 ** Using GDB in Emacs
592 Debugging with GDB in Emacs offers some advantages over the command line (See
593 the GDB Graphical Interface node of the Emacs manual).  There are also some
594 features available just for debugging Emacs:
596 1) The command gud-print is available on the tool bar (the 'p' icon) and
597    allows the user to print the s-expression of the variable at point,
598    in the GUD buffer.
600 2) Pressing 'p' on a component of a watch expression that is a lisp object
601    in the speedbar prints its s-expression in the GUD buffer.
603 3) The STOP button on the tool bar and the Signals->STOP menu-bar menu
604    item are adjusted so that they send SIGTSTP instead of the usual
605    SIGINT.
607 4) The command gud-pv has the global binding 'C-x C-a C-v' and prints the
608    value of the lisp variable at point.
610 ** Debugging what happens while preloading and dumping Emacs
612 Debugging 'temacs' is useful when you want to establish whether a
613 problem happens in an undumped Emacs.  To run 'temacs' under a
614 debugger, type "gdb temacs", then start it with 'r -batch -l loadup'.
616 If you need to debug what happens during dumping, start it with 'r -batch -l
617 loadup dump' instead.  For debugging the bootstrap dumping, use "loadup
618 bootstrap" instead of "loadup dump".
620 If temacs actually succeeds when running under GDB in this way, do not
621 try to run the dumped Emacs, because it was dumped with the GDB
622 breakpoints in it.
624 ** If you encounter X protocol errors
626 The X server normally reports protocol errors asynchronously,
627 so you find out about them long after the primitive which caused
628 the error has returned.
630 To get clear information about the cause of an error, try evaluating
631 (x-synchronize t).  That puts Emacs into synchronous mode, where each
632 Xlib call checks for errors before it returns.  This mode is much
633 slower, but when you get an error, you will see exactly which call
634 really caused the error.
636 You can start Emacs in a synchronous mode by invoking it with the -xrm
637 option, like this:
639     emacs -xrm "emacs.synchronous: true"
641 Setting a breakpoint in the function 'x_error_quitter' and looking at
642 the backtrace when Emacs stops inside that function will show what
643 code causes the X protocol errors.
645 Note that the -xrm option may have no effect when you make an Emacs
646 process invoked with the -nw option a server and want to trace X
647 protocol errors from subsequent invocations of emacsclient in a GUI
648 frame.  In that case calling the initial Emacs via
650   emacs -nw --eval '(setq x-command-line-resources "emacs.synchronous: true")'
652 should give more reliable results.
654 For X protocol errors related to displaying unusual characters or to
655 font-related customizations, try invoking Emacs like this:
657   XFT_DEBUG=16 emacs -xrm "emacs.synchronous: true"
659 This should produce information from the libXft library which could
660 give useful hints regarding font-related problems in that library.
662 Some bugs related to the X protocol disappear when Emacs runs in a
663 synchronous mode.  To track down those bugs, we suggest the following
664 procedure:
666   - Run Emacs under a debugger and put a breakpoint inside the
667     primitive function which, when called from Lisp, triggers the X
668     protocol errors.  For example, if the errors happen when you
669     delete a frame, put a breakpoint inside 'Fdelete_frame'.
671   - When the breakpoint breaks, step through the code, looking for
672     calls to X functions (the ones whose names begin with "X" or
673     "Xt" or "Xm").
675   - Insert calls to 'XSync' before and after each call to the X
676     functions, like this:
678        XSync (f->output_data.x->display_info->display, 0);
680     where 'f' is the pointer to the 'struct frame' of the selected
681     frame, normally available via XFRAME (selected_frame).  (Most
682     functions which call X already have some variable that holds the
683     pointer to the frame, perhaps called 'f' or 'sf', so you shouldn't
684     need to compute it.)
686     If your debugger can call functions in the program being debugged,
687     you should be able to issue the calls to 'XSync' without recompiling
688     Emacs.  For example, with GDB, just type:
690        call XSync (f->output_data.x->display_info->display, 0)
692     before and immediately after the suspect X calls.  If your
693     debugger does not support this, you will need to add these pairs
694     of calls in the source and rebuild Emacs.
696     Either way, systematically step through the code and issue these
697     calls until you find the first X function called by Emacs after
698     which a call to 'XSync' winds up in the function
699     'x_error_quitter'.  The first X function call for which this
700     happens is the one that generated the X protocol error.
702   - You should now look around this offending X call and try to figure
703     out what is wrong with it.
705 ** If Emacs causes errors or memory leaks in your X server
707 You can trace the traffic between Emacs and your X server with a tool
708 like xmon.
710 Xmon can be used to see exactly what Emacs sends when X protocol errors
711 happen.  If Emacs causes the X server memory usage to increase you can
712 use xmon to see what items Emacs creates in the server (windows,
713 graphical contexts, pixmaps) and what items Emacs delete.  If there
714 are consistently more creations than deletions, the type of item
715 and the activity you do when the items get created can give a hint where
716 to start debugging.
718 ** If the symptom of the bug is that Emacs fails to respond
720 Don't assume Emacs is 'hung'--it may instead be in an infinite loop.
721 To find out which, make the problem happen under GDB and stop Emacs
722 once it is not responding.  (If Emacs is using X Windows directly, you
723 can stop Emacs by typing C-z at the GDB job.  On MS-Windows, run Emacs
724 as usual, and then attach GDB to it -- that will usually interrupt
725 whatever Emacs is doing and let you perform the steps described
726 below.)
728 Then try stepping with 'step'.  If Emacs is hung, the 'step' command
729 won't return.  If it is looping, 'step' will return.
731 If this shows Emacs is hung in a system call, stop it again and
732 examine the arguments of the call.  If you report the bug, it is very
733 important to state exactly where in the source the system call is, and
734 what the arguments are.
736 If Emacs is in an infinite loop, try to determine where the loop
737 starts and ends.  The easiest way to do this is to use the GDB command
738 'finish'.  Each time you use it, Emacs resumes execution until it
739 exits one stack frame.  Keep typing 'finish' until it doesn't
740 return--that means the infinite loop is in the stack frame which you
741 just tried to finish.
743 Stop Emacs again, and use 'finish' repeatedly again until you get back
744 to that frame.  Then use 'next' to step through that frame.  By
745 stepping, you will see where the loop starts and ends.  Also, examine
746 the data being used in the loop and try to determine why the loop does
747 not exit when it should.
749 On GNU and Unix systems, you can also trying sending Emacs SIGUSR2,
750 which, if 'debug-on-event' has its default value, will cause Emacs to
751 attempt to break it out of its current loop and into the Lisp
752 debugger.  (See the node "Debugging" in the ELisp manual for the
753 details about the Lisp debugger.)  This feature is useful when a
754 C-level debugger is not conveniently available.
756 ** If certain operations in Emacs are slower than they used to be, here
757 is some advice for how to find out why.
759 Stop Emacs repeatedly during the slow operation, and make a backtrace
760 each time.  Compare the backtraces looking for a pattern--a specific
761 function that shows up more often than you'd expect.
763 If you don't see a pattern in the C backtraces, get some Lisp
764 backtrace information by typing "xbacktrace" or by looking at Ffuncall
765 frames (see above), and again look for a pattern.
767 When using X, you can stop Emacs at any time by typing C-z at GDB.
768 When not using X, you can do this with C-g.  On non-Unix platforms,
769 such as MS-DOS, you might need to press C-BREAK instead.
771 ** If GDB does not run and your debuggers can't load Emacs.
773 On some systems, no debugger can load Emacs with a symbol table,
774 perhaps because they all have fixed limits on the number of symbols
775 and Emacs exceeds the limits.  Here is a method that can be used
776 in such an extremity.  Do
778     nm -n temacs > nmout
779     strip temacs
780     adb temacs
781     0xd:i
782     0xe:i
783     14:i
784     17:i
785     :r -l loadup   (or whatever)
787 It is necessary to refer to the file 'nmout' to convert
788 numeric addresses into symbols and vice versa.
790 It is useful to be running under a window system.
791 Then, if Emacs becomes hopelessly wedged, you can create another
792 window to do kill -9 in.  kill -ILL is often useful too, since that
793 may make Emacs dump core or return to adb.
795 ** Debugging incorrect screen updating on a text terminal.
797 To debug Emacs problems that update the screen wrong, it is useful
798 to have a record of what input you typed and what Emacs sent to the
799 screen.  To make these records, do
801 (open-dribble-file "~/.dribble")
802 (open-termscript "~/.termscript")
804 The dribble file contains all characters read by Emacs from the
805 terminal, and the termscript file contains all characters it sent to
806 the terminal.  The use of the directory '~/' prevents interference
807 with any other user.
809 If you have irreproducible display problems, put those two expressions
810 in your ~/.emacs file.  When the problem happens, exit the Emacs that
811 you were running, kill it, and rename the two files.  Then you can start
812 another Emacs without clobbering those files, and use it to examine them.
814 An easy way to see if too much text is being redrawn on a terminal is to
815 evaluate '(setq inverse-video t)' before you try the operation you think
816 will cause too much redrawing.  This doesn't refresh the screen, so only
817 newly drawn text is in inverse video.
819 ** Debugging LessTif
821 If you encounter bugs whereby Emacs built with LessTif grabs all mouse
822 and keyboard events, or LessTif menus behave weirdly, it might be
823 helpful to set the 'DEBUGSOURCES' and 'DEBUG_FILE' environment
824 variables, so that one can see what LessTif was doing at this point.
825 For instance
827   export DEBUGSOURCES="RowColumn.c:MenuShell.c:MenuUtil.c"
828   export DEBUG_FILE=/usr/tmp/LESSTIF_TRACE
829   emacs &
831 causes LessTif to print traces from the three named source files to a
832 file in '/usr/tmp' (that file can get pretty large).  The above should
833 be typed at the shell prompt before invoking Emacs, as shown by the
834 last line above.
836 Running GDB from another terminal could also help with such problems.
837 You can arrange for GDB to run on one machine, with the Emacs display
838 appearing on another.  Then, when the bug happens, you can go back to
839 the machine where you started GDB and use the debugger from there.
841 ** Debugging problems which happen in GC
843 The array 'last_marked' (defined on alloc.c) can be used to display up
844 to 500 last objects marked by the garbage collection process.
845 Whenever the garbage collector marks a Lisp object, it records the
846 pointer to that object in the 'last_marked' array, which is maintained
847 as a circular buffer.  The variable 'last_marked_index' holds the
848 index into the 'last_marked' array one place beyond where the pointer
849 to the very last marked object is stored.
851 The single most important goal in debugging GC problems is to find the
852 Lisp data structure that got corrupted.  This is not easy since GC
853 changes the tag bits and relocates strings which make it hard to look
854 at Lisp objects with commands such as 'pr'.  It is sometimes necessary
855 to convert Lisp_Object variables into pointers to C struct's manually.
857 Use the 'last_marked' array and the source to reconstruct the sequence
858 that objects were marked.  In general, you need to correlate the
859 values recorded in the 'last_marked' array with the corresponding
860 stack frames in the backtrace, beginning with the innermost frame.
861 Some subroutines of 'mark_object' are invoked recursively, others loop
862 over portions of the data structure and mark them as they go.  By
863 looking at the code of those routines and comparing the frames in the
864 backtrace with the values in 'last_marked', you will be able to find
865 connections between the values in 'last_marked'.  E.g., when GC finds
866 a cons cell, it recursively marks its car and its cdr.  Similar things
867 happen with properties of symbols, elements of vectors, etc.  Use
868 these connections to reconstruct the data structure that was being
869 marked, paying special attention to the strings and names of symbols
870 that you encounter: these strings and symbol names can be used to grep
871 the sources to find out what high-level symbols and global variables
872 are involved in the crash.
874 Once you discover the corrupted Lisp object or data structure, grep
875 the sources for its uses and try to figure out what could cause the
876 corruption.  If looking at the sources doesn't help, you could try
877 setting a watchpoint on the corrupted data, and see what code modifies
878 it in some invalid way.  (Obviously, this technique is only useful for
879 data that is modified only very rarely.)
881 It is also useful to look at the corrupted object or data structure in
882 a fresh Emacs session and compare its contents with a session that you
883 are debugging.
885 ** Debugging problems with non-ASCII characters
887 If you experience problems which seem to be related to non-ASCII
888 characters, such as \201 characters appearing in the buffer or in your
889 files, set the variable byte-debug-flag to t.  This causes Emacs to do
890 some extra checks, such as look for broken relations between byte and
891 character positions in buffers and strings; the resulting diagnostics
892 might pinpoint the cause of the problem.
894 ** Debugging the TTY (non-windowed) version
896 The most convenient method of debugging the character-terminal display
897 is to do that on a window system such as X.  Begin by starting an
898 xterm window, then type these commands inside that window:
900   $ tty
901   $ echo $TERM
903 Let's say these commands print "/dev/ttyp4" and "xterm", respectively.
905 Now start Emacs (the normal, windowed-display session, i.e. without
906 the '-nw' option), and invoke "M-x gdb RET emacs RET" from there.  Now
907 type these commands at GDB's prompt:
909   (gdb) set args -nw -t /dev/ttyp4
910   (gdb) set environment TERM xterm
911   (gdb) run
913 The debugged Emacs should now start in no-window mode with its display
914 directed to the xterm window you opened above.
916 Similar arrangement is possible on a character terminal by using the
917 'screen' package.
919 On MS-Windows, you can start Emacs in its own separate console by
920 setting the new-console option before running Emacs under GDB:
922   (gdb) set new-console 1
923   (gdb) run
925 ** Running Emacs built with malloc debugging packages
927 If Emacs exhibits bugs that seem to be related to use of memory
928 allocated off the heap, it might be useful to link Emacs with a
929 special debugging library, such as Electric Fence (a.k.a. efence) or
930 GNU Checker, which helps find such problems.
932 Emacs compiled with such packages might not run without some hacking,
933 because Emacs replaces the system's memory allocation functions with
934 its own versions, and because the dumping process might be
935 incompatible with the way these packages use to track allocated
936 memory.  Here are some of the changes you might find necessary:
938   - Edit configure, to set system_malloc and CANNOT_DUMP to "yes".
940   - Configure with a different --prefix= option.  If you use GCC,
941     version 2.7.2 is preferred, as some malloc debugging packages
942     work a lot better with it than with 2.95 or later versions.
944   - Type "make" then "make -k install".
946   - If required, invoke the package-specific command to prepare
947     src/temacs for execution.
949   - cd ..; src/temacs
951 (Note that this runs 'temacs' instead of the usual 'emacs' executable.
952 This avoids problems with dumping Emacs mentioned above.)
954 Some malloc debugging libraries might print lots of false alarms for
955 bitfields used by Emacs in some data structures.  If you want to get
956 rid of the false alarms, you will have to hack the definitions of
957 these data structures on the respective headers to remove the ':N'
958 bitfield definitions (which will cause each such field to use a full
959 int).
961 ** How to recover buffer contents from an Emacs core dump file
963 The file etc/emacs-buffer.gdb defines a set of GDB commands for
964 recovering the contents of Emacs buffers from a core dump file.  You
965 might also find those commands useful for displaying the list of
966 buffers in human-readable format from within the debugger.
969 This file is part of GNU Emacs.
971 GNU Emacs is free software: you can redistribute it and/or modify
972 it under the terms of the GNU General Public License as published by
973 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
974 (at your option) any later version.
976 GNU Emacs is distributed in the hope that it will be useful,
977 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
978 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
979 GNU General Public License for more details.
981 You should have received a copy of the GNU General Public License
982 along with GNU Emacs.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
985 Local variables:
986 mode: outline
987 paragraph-separate: "[  \f]*$"
988 end: