使用GDB调试CPython进程

本文运行环境基于的debian8, gdb7.7, python2.7
首先需要安装gdb和python-dbg:apt-get install gdb、apt-get install python-dbg或apt-get install python2.7-dbg（CentOS使用yum install gdb、yum install python-debuginfo）

GDB附加到正在运行的进程上:gdb [EXECUTOR_NAME] -p [PID]

下载对应python版本的gdb工具 libpython.py 文件：https://github.com/python/cpython/blob/2.7/Tools/gdb/libpython.py

放到指定目录下，如/home/username，然后在GDB中加载python工具：

(gdb) python
>import sys
>sys.path.insert(0, '/home/username')
>import libpython
>end
(gdb) 

然后就可以使用py相关的指令，可以敲py然后按Tab键查看可用的python命令(py-bt, py-list, py_locals, py-print等)：

实际线上环境可使用generate-core-file指令生成coredump文件，然后对coredump文件进行调试gdb [EXECUTOR_NAME] core.*，避免debug指令影响线上环境。

查看正在运行的线程，确定运行python的线程：info threads，进程信息中包含有PyEval_EvalFrameEx的就是了(如果没有，是无法定位调试的)：

可以看到，打印它的是cpython源码中的 ceval.c 文件。

切换到python所在的线程：thread [N]

查看python堆栈信息：py-bt 或 py-bt-full，

查看寄存器信息：info registers

查看所有局部变量：py-locals

打印指定变量：py-print [var_name]

注意：局部变量只能打印一层，无法通过.或->访问其它成员，如 py-print self._last_interval 或 py-print self->_last_interval 都是无效的，会告诉你找不到这个值。变量查找的顺序是先当前进程的局部(local)属性，再全局(global)，再内置(builtin)。py-print __name__和py-print int分别查到的是全局属性和内置类型。

要查看某个无法显示的的值，如<float at remote 0x7fde3c0334e8>，手动访问这个内存地址可能是目前惟一的方法。

每一个Python对象的指针都可以转换为PyObject* 。类似地，每一个大小不固定的Python对象指针可以cast为 PyVarObject* 。可以在 CPython源码 的Include文件夹下找到它们以及其他基本类型的定义(如floatobject.h定义了PyFloatObject的结构包含一个PyObject的头部和一个ob_fval的属性)。根据具体类型，转换成对应的类指针，便可以访问其内部属性。

(gdb) p ((PyObject*)0x7fde3c0334e8)
$2 = <float at remote 0x7fde3c0334e8>

(gdb) p ((PyObject*)0x7fde3c0334e8)->ob_type
$3 = (struct _typeobject *) 0xafd180 <PyFloat_Type>

(gdb) p ((PyObject*)0x7fde3c0334e8)->ob_type->tp_name
$1 = 0x81d53f "float"

(gdb) p ((PyObject*)0x7fde3c0334e8)->ob_type->tp_as_number
$9 = (PyNumberMethods *) 0xafd340 <float_as_number>

(gdb) p ((PyFloatObject*)0x7fde3c0334e8)->ob_fval
$18 = 0.299999999999999999

显然这样的访问方式并不是很优雅，好在libpython.py文件已经帮我们封装好了一部分方法，使得我们现在可以看到一些数据。虽然不知道为什么不支持float类型，但是我们可以仿照int类型的解析方法，手动改造自己的libpython.py，添加自己的解析的方法。

GDB启动时会在 用户根目录 或 当前目录 查找.gdbinit文件，并将其中的内容作为gdb命令执行。如果不想每次debug都手动导入 libpython.py 的话，可以将命令写入.gdbinint文件中，这样就不用每次手动输入了。

参考文章：

Debugging of CPython processes with gdb

gdb调试python运行中的进程

[Python源码学习]之PyObject和PyTypeObject

https://devguide.python.org/gdb/

https://wiki.python.org/moin/DebuggingWithGdb

https://sourceware.org/gdb/onlinedocs/gdb/Commands-In-Python.html

用 Python 拓展 GDB（一）