在内存地址设置断点固然不错，但它并没有提供最人性化的工具。我们希望能够在源代码行和函数入口地址上设置断点，以便我们可以在与代码相同的抽象级别进行调试。本文将为我们的调试器添加源代码级断点。有了我们已经支持的所有功能，这比一开始听起来容易得多。我们还将添加一个命令来获取符号的类型和地址，这对于定位代码或数据以及理解链接概念很有用。系列索引这些链接会随着后续文章的发布而逐渐生效。准备环境断点寄存器和内存ElvesanddwarvesSourceandSignalSourceLevelSteppingSourceLevelBreakpointsCallStackStepsAfterReadingVariablesBreakpointsDWARFelvesanddwarves本文介绍了DWARF调试信息的工作原理以及如何使用它它将机器代码映射到高级源代码代码。回想一下，DWARF包含函数的地址范围和允许您在抽象层之间转换代码位置的行表。我们将使用这些函数来实现我们的断点。函数入口如果考虑重载、成员函数等，在函数名称上设置断点可能会有点复杂，但我们将遍历所有编译单元并搜索与我们要查找的名称相匹配的函数为了。DWARF信息如下所示：<0><0x0000000b>DW_TAG_compile_unitDW_AT_producerclangversion3.9.1(tags/RELEASE_391/final)DW_AT_languageDW_LANG_C_plus_plusDW_AT_name/super/secret/path/MiniDbg/examples/variable.cppDW_AT_stmt_list0x00000000DW_AT_comp_dir/super/secret/path/MiniDbg/buildDW_AT_low_pc0x00400670DW_AT_high_pc0x0040069cLOCAL_SYMBOLS:<1><0x0000002e>DW_TAG_subprogramDW_AT_low_pc0x00400670DW_AT_high_pc0x0040069cDW_AT_namefoo......<14><0x000000b0>DW_TAG_subprogramDW_AT_low_pc0x00400700DW_AT_high_pc0x004007a0DW_AT_namebar...我们想要匹配DW_AT_name并使用DW_AT_low_pc(函数的起始地址)来设置我们的断点。voiddebugger::set_breakpoint_at_function(conststd::string&name){for(constauto&cu:m_dwarf.compilation_units()){for(constauto&die:cu.root()){if(die.has(dwarf::DW_AT::name)&&at_name(die)==name){autolow_pc=at_low_pc(die);autoentry=get_line_entry_from_pc(low_pc);++entry;//skipprologueset_breakpoint_at_address(entry->address);}}}}这段代码唯一看起来奇怪的是++入口。问题是函数的DW_AT_low_pc没有指向该函数的用户代码的起始地址，它指向序言的开始。编译器通常会输出执行保存和恢复堆栈、操作堆栈指针等函数的序言和结尾。这对我们来说不是很有用，因此我们增加入口行以获取用户代码的第一行而不是序幕。DWARF行表实际上有一些功能可以将条目标记为函数序言之后的第一行，但并非所有编译器都会输出它，所以我采用了原始方法。源代码行要在高级源代码行上设置断点，我们要将此行号转换为DWARF中的地址。我们将遍历编译单元，查找其名称与给定文件匹配的单元，然后查找与给定行对应的条目。DWARF看上去有点像这样：.debug_line:linenumberinfoforasinglecuSourcelines(fromCU-DIEat.debug_infooffset0x0000000b):NSnewstatement,BBnewbasicblock,ETendoftextsequencePEprologueend,EBepiloguebeginIS=valISAnumber,DI=valdiscriminatorvalue[lno,col]NSBBETPEEBIS=DI=uri:"filepath"0x004004a7[1,0]NSuri:"/super/secret/path/a.hpp"0x004004ab[2,0]NS0x004004b2[3,0]NS0x004004b9[4,0]NS0x004004c1[5,0]NS0x004004c3[1,0]NSuri:"/super/secret/path/b.hpp"0x004004c7[2,0]NS0x004004ce[3,0]NS0x004004d5[4,0]NS0x004004dd[5,0]NS0x004004df[4,0]NSuri:"/super/secret/path/ab.cpp"0x004004e3[5,0]NS0x004004e8[6,0]NS0x004004ed[7,0]NS0x004004f4[7,0]NSET所以如果我们要在ab.cpp的第五行设置断点，我们将查找与行(0x004004e3)关联的条目并设置断点。voiddebugger::set_breakpoint_at_source_line(conststd::string&file,unsignedline){for(constauto&cu:m_dwarf.compilation_units()){if(is_suffix(file,at_name(cu.root()))){constauto<=cu.get_line_table();for(constauto&entry:lt){if(entry.is_stmt&&entry.line==line){set_breakpoint_at_address(entry.address);return;}}}}}我在这里做了一个is_suffixhack，所以你可以输入c.cpp来代表一个/b/c.cpp。当然你实际上应该使用区分大小写的路径处理库或其他东西，但我很懒。entry.is_stmt检查行表条目是否标记为语句的开始，这是由编译器根据它认为是断点的最新目标的地址设置的。符号查找当我们处于目标文件级别时，符号为王。函数以符号命名，全局变量以符号命名，你得到一个符号，我们得到一个符号，每个人都得到一个符号。在给定的目标文件中，某些符号可能引用其他目标文件或共享库，链接器将从符号引用创建可执行程序。可以在正确命名的符号表中查找符号，该表存储在二进制文件的ELF部分中。幸运的是，libelfin有一个很好的接口来做这件事，所以我们不必自己处理所有ELF的东西。为了让你知道我们在处理什么，下面是一个二进制文件的.symtab部分的转储，它由readelf生成：Num:ValueSizeTypeBindVisNdxName0:00000000000000000NOTYPELOCALDEFAULTUND1:00000000004002380SECTIONLOCALDEFAULT12:00000000004002540SECTIONLOCALDEFAULT23:00000000004002780SECTIONLOCALDEFAULT34:00000000004002c80SECTIONLOCALDEFAULT45:00000000004004300SECTIONLOCALDEFAULT56:00000000004004e40SECTIONLOCALDEFAULT67:00000000004005080SECTIONLOCALDEFAULT78:00000000004005280SECTIONLOCALDEFAULT89:00000000004005580SECTIONLOCALDEFAULT910:00000000004005700SECTIONLOCALDEFAULT1011:00000000004007140SECTIONLOCALDEFAULT1112:00000000004007200SECTIONLOCALDEFAULT1213:00000000004007240SECTIONLOCALDEFAULT1314:00000000004007500SECTIONLOCALDEFAULT1415:0000000000600e180SECTIONLOCALDEFAULT1516:0000000000600e200SECTIONLOCALDEFAULT1617:0000000000600e280SECTIONLOCALDEFAULT1718:0000000000600e300SECTIONLOCALDEFAULT1819:0000000000600ff00SECTIONLOCALDEFAULT1920:00000000006010000SECTIONLOCALDEFAULT2021:00000000006010180SECTIONLOCALDEFAULT2122:00000000006010280SECTIONLOCALDEFAULT2223:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2324:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2425:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2526:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2627:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2728:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2829:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT2930:00000000000000000SECTIONLOCALDEFAULT3031:00000000000000000FILELOCALDEFAULTABSinit.c32:00000000000000000FILELOCALDEFAULTABScrtstuff.c33:0000000000600e280OBJECTLOCALDEFAULT17__JCR_LIST__34:00000000004005a00FUNCLOCALDEFAULT10deregister_tm_clones35:00000000004005e00FUNCLOCALDEFAULT10register_tm_clones36:00000000004006200FUNCLOCALDEFAULT10__do_global_dtors_aux37:00000000006010281OBJECTLOCALDEFAULT22completed.691738:0000000000600e200OBJECTLOCALDEFAULT16__do_global_dtors_aux_fin39:00000000004006400FUNCLOCALDEFAULT10frame_dummy40:0000000000600e180OBJECTLOCALDEFAULT15__frame_dummy_init_array_41:00000000000000000FILELOCALDEFAULTABS/super/secret/path/MiniDbg/42:00000000000000000FILELOCALDEFAULTABScrtstuff.c43:00000000004008180OBJECTLOCALDEFAULT14__FRAME_END__44:0000000000600e280OBJECTLOCALDEFAULT17__JCR_END__45:00000000000000000FILELOCALDEFAULTABS46:00000000004007240NOTYPELOCALDEFAULT13__GNU_EH_FRAME_HDR47:00000000006010000OBJECTLOCALDEFAULT20_GLOBAL_OFFSET_TABLE_48:00000000006010280OBJECTLOCALDEFAULT21__TMC_END__49:00000000006010200OBJECTLOCALDEFAULT21__dso_handle50:0000000000600e200NOTYPELOCALDEFAULT15__init_array_end51:0000000000600e180NOTYPELOCALDEFAULT15__init_array_start52:0000000000600e300OBJECTLOCALDEFAULT18_DYNAMIC53:00000000006010180NOTYPEWEAKDEFAULT21data_start54:00000000004007102FUNCGLOBALDEFAULT10__libc_csu_fini55:000000000040057043FUNCGLOBALDEFAULT10_start56:00000000000000000NOTYPEWEAKDEFAULTUND__gmon_start__57:00000000004007140FUNCGLOBALDEFAULT11_fini58:00000000000000000FUNCGLOBALDEFAULTUND__libc_start_main@@GLIBC_59:00000000004007204OBJECTGLOBALDEFAULT12_IO_stdin_used60:00000000006010180NOTYPEGLOBALDEFAULT21__data_start61:00000000004006a0101FUNCGLOBALDEFAULT10__libc_csu_init62:00000000006010280NOTYPEGLOBALDEFAULT22__bss_start63:00000000006010300NOTYPEGLOBALDEFAULT22_end64:00000000006010280NOTYPEGLOBALDEFAULT21_edata65:000000000040067044FUNCGLOBALDEFAULT10main66:00000000004005580FUNCGLOBALDEFAULT9_init你可以在对象文件中看到用于设置环境的很多符号，***还可以看到main符号我们对符号的类型、名称和值(address)isofinterest.我们有一个这种类型的symbol_type枚举，以std::string作为名称，std::uintptr_t作为地址：//Sourcefileassociatedwiththe};//objectfilestd::stringto_string(symbol_typest){switch(st){casesymbol_type::notype:return"notype";casesymbol_type::object:return"object";casesymbol_type::func:return"func";casesymbol_type::section:return"section";casesymbol_type::file:return"file";}}structsymbol{symbol_typetype;std::stringname;std::uintptr_taddr;};我们需要从libelfinMaps获取符号类型到我们的枚举，因为我们不希望依赖关系破坏这个接口。幸运的是，我为所有内容都选择了相同的名称，所以这很简单：::object;caseelf::stt::func:returnssymbol_type::func;caseelf::stt::section:returnssymbol_type::section;caseelf::stt::file:returnssymbol_type::file;默认：返回symbol_type::notype;}};***我们正在寻找符号。出于说明目的，我循环遍历符号表的ELF部分，并将我在其中找到的所有符号收集到一个std::vector中。更智能的实现可以构建从名称到符号的映射，这样您只需查看一次数据。std::vectordebugger::lookup_symbol(conststd::string&name){std::vectorsyms;for(auto&sec:m_elf.sections()){if(sec.get_hdr().type!=elf::sht::symtab&&sec.get_hdr().type!=elf::sht::dynsym)continue;for(autosym:sec.as_symtab()){if(sym.get_name()==name){auto&d=sym.get_data();syms.push_back(symbol{to_symbol_type(d.type()),sym.get_name(),d.value});}}}returnsyms;}添加命令像往常一样，我们需要添加更多命令向用户公开功能。对于断点，我使用GDB样式的接口，其中断点类型是根据您传递的参数推断出来的，无需显式切换：0x->断点地址:->breakPointlinenumber<其他>->断点函数名elseif(is_prefix(command,"break")){if(args[1][0]=='0'&&args[1][1]=='x'){std::stringaddr{args[1],2};set_breakpoint_at_address(std::stol(addr,0,16));}elseif(args[1].find(':')!=std::string::npos){autofile_and_line=split(args[1],':');set_breakpoint_at_source_line(file_and_line[0],std::stoi(file_and_line[1]));}else{set_breakpoint_at_function(args[1]);对于符号，我们将查找符号并打印出我们找到的任何匹配项：elseif(is_prefix(command,"symbol")){autosyms=lookup_symbol(args[1]);for(auto&&s:syms){std::cout<
