摘要：歡迎來到用拓展的最后一篇。對(duì)于通用語言來說，暴露的接口不過是又一個(gè)庫而已。這兩者間的通訊使用協(xié)議。該客戶端可以向外界暴露出調(diào)試時(shí)的信息。用拓展系列到此就結(jié)束了。

歡迎來到《用python拓展gdb》的最后一篇。第一篇結(jié)尾，我提到了通用語言相對(duì)于領(lǐng)域特定語言的一項(xiàng)優(yōu)勢，即在處理數(shù)據(jù)上更加靈活。其實(shí)通用語言還有著另一樣優(yōu)勢，領(lǐng)域特定語言只能局限在宿主程序中使用，而通用語言則無此限制。對(duì)于通用語言來說，gdb暴露的接口不過是又一個(gè)庫而已。

在本篇中，我們會(huì)把python當(dāng)作一門“膠水語言”，A面是gdb的接口，B面是一個(gè)終端界面的程序。姑且把這個(gè)終端界面程序稱之為gti（gdb"s terminal interface）吧。我們會(huì)實(shí)現(xiàn)從gdb到gti的單向數(shù)據(jù)傳輸。每當(dāng)gdb觸發(fā)斷點(diǎn)時(shí)，就在gti上自動(dòng)輸出各項(xiàng)相關(guān)信息。這兩者間的通訊使用UDP協(xié)議。換言之，接下來要完成的是一個(gè)位于gdb內(nèi)部UDP客戶端，和監(jiān)聽指定端口的帶終端界面的UDP服務(wù)端。

gdb端功能如下：

每當(dāng)斷點(diǎn)被觸發(fā)時(shí)，通過gdb接口獲取info breakpoints和info args，以及info locals三者的值

把上述三者的值轉(zhuǎn)換成json格式

通過UDP協(xié)議發(fā)送到端口9876

功能要求看上去很多，不過實(shí)現(xiàn)成代碼其實(shí)也就二三十行：

import json
import socket
import gdb


HOST = "localhost"
PORT = 9876
SOCK = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
SOCK.connect((HOST, PORT))

def send_data(event):
    cur = event.breakpoints[0].location
    if cur is None:
        cur = event.breakpoints[0].expr
    local_vars = gdb.execute("info locals", to_string=True)
    args = gdb.execute("info args", to_string=True)
    bps = gdb.execute("info breakpoints", to_string=True)
    data = {
        "current": cur,
        "locals": local_vars,
        "args": args,
        "breakpoints": bps
    }
    data = json.dumps(data)
    SOCK.send(bytes(data, "utf-8"))


gdb.events.stop.connect(send_data)

在此之前，需要設(shè)置一個(gè)監(jiān)聽9876端口的服務(wù)端，不然客戶端這邊就建立不了連接。運(yùn)行nc -l 9876作為服務(wù)端的mock，暫時(shí)只需觀察下發(fā)送過來的數(shù)據(jù)是否正確。

寫一個(gè)自動(dòng)化腳本，讓gdb設(shè)置若干斷點(diǎn)并運(yùn)行，連續(xù)執(zhí)行多次continue。你應(yīng)該可以觀察到接連有數(shù)據(jù)顯示在nc的輸出中：

$ nc -l 9876
{"locals": "pointers = ...

gti 端功能如下：

監(jiān)聽端口9876

每當(dāng)收到數(shù)據(jù)包時(shí)，提取出json格式的數(shù)據(jù)

根據(jù)收到的數(shù)據(jù)，重繪當(dāng)前界面

在繪制終端界面時(shí)，我用的是自帶的curses模塊。在監(jiān)聽端口方面，我用的是python3.4之后才有的async模塊。當(dāng)然蘿卜白菜，各有所愛，大可改用你自己喜歡的庫。

#!/usr/bin/env python3
import asyncio
import curses
import json

def main():
    loop = asyncio.get_event_loop()
    # 1. 監(jiān)聽端口9876
    server = loop.create_datagram_endpoint(
        GtiProtocol, local_addr=("127.0.0.1", 9876))
    try:
        loop.run_until_complete(server)
        loop.run_forever()
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        curses.endwin()


class GtiProtocol(asyncio.Protocol):
    def __init__(self):
        self.ui = TextPad()

    def datagram_received(self, byte, _):
        "2. 將收到的數(shù)據(jù)從byte轉(zhuǎn)成json"
        data = byte.decode()
        data = json.loads(data)
        self.ui.display(data)


class TextPad:
    def __init__(self):
        self.pad = curses.initscr()
        curses.start_color()

    def _addstr(self, text):
        self.pad.addstr(text, curses.A_BOLD)

    def display(self, data):
        "3. 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)重繪界面"
        try:
            self.pad.erase()
            self._addstr("current: %s

" % data["current"])
            for key, value in data.items():
                if key != "current":
                    self._addstr("%s:
" % key)
                    self._addstr(value)
                    self._addstr("
")
            self.pad.refresh()
        except curses.error:
            pass


main()

現(xiàn)在可以用./gti.py來替換掉nc -l 9876，再重新運(yùn)行g(shù)db。你應(yīng)該能看到，每當(dāng)有新的斷點(diǎn)觸發(fā)時(shí)，./gti.py就會(huì)應(yīng)用新的數(shù)據(jù)繪制界面。

順便一提，使用curses模塊純粹是為了方便示范。curses提供的接口過于底層，許多細(xì)節(jié)方面都需要自己去摳。如果真的要開發(fā)實(shí)際可用的終端界面程序，建議使用諸如urwid這樣的第三方包。

如上面的例子所示，我們成功地用python實(shí)現(xiàn)了內(nèi)嵌于gdb的客戶端。該客戶端可以向外界暴露出gdb調(diào)試時(shí)的信息。依據(jù)同樣的思路，我們也可以在gdb內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌的服務(wù)端，這樣外界就能動(dòng)態(tài)修改gdb調(diào)試的方式。當(dāng)然，這一切離不開python這把“瑞士軍刀”。

《用python拓展gdb》系列到此就結(jié)束了。如果你正準(zhǔn)備編寫一個(gè)拓展，希望本教程可以教會(huì)相關(guān)的知識(shí)。如果你是一位C/C++開發(fā)者，希望本教程能夠讓你的工具箱增添新道具。如果你是想了解更多關(guān)于gdb調(diào)試的信息，希望今后遇到相關(guān)問題時(shí)能想起編寫python拓展予以解決。