用 Python 拓展 GDB（二）
欢迎来到《用python拓展gdb》的第二篇。在上一篇，我们学习了gdb提供的常用python接口，并用python实现了自定义命令和调试脚本。
到目前为止，我们都是在用python实现内置DSL（领域特定语言）也能实现的效果。从本篇开始，我们将继续上路，去欣赏内置DSL所缺乏的新风景。
下一站，Pretty-Printer。
什么是Pretty-Printer
当我们在gdb中打印一个类/结构体时，gdb会尝试输出该类型的所有成员和它们的值。对于指针，即是输出指针所指向的地址。如果要想进一步查看指针指向的值，需要使用p *cls->x@range这样的语法，来转换出该地址上对应的值。毕竟，C/C++是一门接近硬件的语言，如果你不指明某个地址上的具体意义，在计算机看来，不过是些字节罢了。
如果你调试过C++的STL容器，就会（惊喜地）发现：gdb并不会把容器里面各种乱七八糟的成员都打印一通，相反它仅仅输出容器里面的数据（除非你使用的gdb版本感人）。这一特性的背后，离不开Pretty-Printer的功劳。Pretty-Printer允许用户使用python给指定类编写自定义的打印方式。事实上，gdb内置了一个python脚本，正是这个脚本决定了STL容器的打印输出。
项目中的某个类太过于复杂？
正在使用某个自定义的数据结构？
想要快速看出某个属性的编码代表什么？
Pretty-Printer可以帮你解决以上所有问题。
实现一个Pretty-Printer
跟自定义命令不同，Pretty-Printer不需要用户去继承某一类，用户编写的Pretty-Printer类仅需要实现指定的方法。你也可以视之为继承接口。
顺便一提，考虑到Pretty-Printer实在太长，请允许我为了偷懒，从下文开始用pprinter来简写之。
用户实现的pprinter会收到一个表示被打印对象的gdb.Value作为构造参数，另外还需要实现一个to_string方法，返回一个字符串作为该对象的打印结果。
这就是pprinter的全部要求了。此外你还可以实现children方法用于输出该类里面复杂成员的值，display_hint方法用于定义输出的样式。
还是老样子，边上代码边解释。
假设我们有如下一个Buffer结构体的定义：
| 123456789101112 | struct Buffer { int used; /// 已使用的数目 int free; /// 未使用的数目 void *data; int8_t encoding; /// 当前存储的数据类型 /* data的类型取决于encoding的值。encoding和data类型的对应关系如下： 0 -> int8_t 1 -> int16_t 2 -> int32_t 3 -> int64_t */}; |
现在我们需要编写一个pprinter，它能够输出该Buffer里面的数据，以及Buffer当前的使用程度。
| 123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536 | # pprinter.pyclass BufferPrinter: def __init__(self, val): \”构造函数接收一个表示被打印的Buffer的gdb.Value\” self.val = val def to_string(self): \”\”\”必选。输出打印的结果。 由于gdb会在调用to_string后调用children，这里我们只输出当前的使用程度。 具体的数据留在children函数中输出。 \”\”\” return \”used: %d\\nfree: %d\\n\” % (self.val[\’used\’], self.val[\’free\’]) def _iterate(self, pointer, size, encoding): # 根据encoding决定pointer的类型 typestrs = [\’int8_t\’, \’int16_t\’, \’int32_t\’, \’int64_t\’] pointer = pointer.cast(gdb.lookup_type(typestrs[encoding]).pointer()) for i in range(size): elem = pointer.dereference() pointer = pointer + 1 yield (\'[%d]\’ % i, elem) def children(self): \”\”\”可选。在to_string后被调用，可用于打印复杂的成员。 要求返回一个迭代器，该迭代器每次迭代返回（名字，值）形式的元组。 打印出来的效果类似于“名字 = 值”。 \”\”\” return self._iterate(self.val[\’data\’], int(self.val[\’used\’]), int(self.val[\’encoding\’])) def display_hint(self): \”\”\”可选。影响输出的样式。 可选值：array/map/string。 返回array表示按类似于vector的方式打印。其它选项同理。 \”\”\” return \’array\’ |
事实上，我们完全可以把children方法打印的内容放到to_string中。下面是等价的代码：（打印的结果有所不同，不过差异不大）
| 12345678910 | def _iterate(self, pointer, size, encoding): ... # 以上保持不变 yield elem def to_string(self): status = \”used: %d\\nfree: %d\\n\” % (self.val[\’used\’], self.val[\’free\’]) data = \'{\’ + \” \”.join(self._iterate(self.val[\’data\’], int(self.val[\’used\’]), self.val[\’encoding\’])) + \’}\’ return status + data |
注册Pretty-Printer
接下来是向gdb注册我们自定义的pprinter：
| 123456789 | def lookup_buffer(val): \”\”\”val是一个gdb.Value的实例，通过type属性来获取它的类型。 如果类型为Buffer，那么就使用自定义的BufferPrinter。 \”\”\” if str(val.type) == \’Buffer\’: return BufferPrinter(val) return None gdb.pretty_printers.append(lookup_buffer) |
使用效果如下：
| 12345678910 | (gdb) so pprinter.py(gdb) info pretty–printerglobal pretty–printers: .* bound BufferPrinter(gdb) p buffer$1 = used: 10free: 0data: {512 129 512 129 512 129 512 129 512 129 } |
小结
从本篇开始，我们接触了gdb更多的特性，登上了DSL所无法到达的高处。能通过python来自定义打印方式，无疑为gdb的使用打开新的大门。现在，gdb工具箱里又多了项新工具。
项目中的某个类太过于复杂？在pprinter中仅显示关键的成员属性。
正在使用某个自定义的数据结构？通过编写pprinter，我们也能像打印STL容器一样打印出它们的数据。
想要快速看出某个属性的编码代表什么？可以在pprinter中实现编码到可读字符串的转换，正如在示例中，我们从encoding中读出data属性的类型。
下一篇中，我们会谈论另一个内建DSL实现不了的功能——convenience function（可以理解为gdb会话中的内置函数）。敬请期待！