如何在调试cpython时逐步了解Python操作码？

Question

我想了解Python解释器的功能。我了解操作码上的生成过程，并希望更好地了解解释器部分。为此，我在互联网上阅读了很多，并了解了python解释器（Cpython）中for (;;)文件中的ceval.c循环。

现在我想解释以下python代码a.py：

a = 4
b = 5
c = a + b

当我做python -m dis a.py

  1           0 LOAD_CONST               0 (4)
              2 STORE_NAME               0 (a)

  2           4 LOAD_CONST               1 (5)
              6 STORE_NAME               1 (b)

  3           8 LOAD_NAME                0 (a)
             10 LOAD_NAME                1 (b)
             12 BINARY_ADD
             14 STORE_NAME               2 (c)
             16 LOAD_CONST               2 (None)
             18 RETURN_VALUE

现在我将调试点放在switch(opcode)的ceval.c行中。现在，当我启动调试器时，它到达该位置的时间超过2000次。我认为这是因为python在开始之前还必须做一些其他的解释工作。因此，我的问题是如何仅调试相关的操作码指令？

基本上，我怎么知道我正在调试的指令实际上来自我创建的程序？

请同样帮助我。预先感谢。

Answer 1

我做了很多CPython调试，以更好地了解其工作方式。通过编写C扩展模块解决了在Python源文件中设置gdb断点的可能性。

The idea：CPython是一个用C语言编写的大程序。我们可以像任何C程序一样轻松调试它-没问题。如果要在启动_PyType_Lookup功能时停止执行，则只需运行break _PyType_Lookup命令。因此，如果将自己的C函数添加到CPython程序中，例如cbreakpoint，则可以在每次调用cbreakpoint时停止执行。而且，如果我们找到将cbreakpoint函数插入source.py的方法，我们将获得所需的功能-每次解释器看到cbreakpoint时，它都会停止运行（如果我们在之前将break cbreakpoint设置为）。问题是：我们该怎么做？答案：“通过编写C扩展名”。

我如何做到的（我会错过一些事情，因为我是从记忆中复制出来的：：

将CPython源下载到~/learning_python/cpython-master目录中。
本身创建了一个模块-my_breakpoint.c。
创建设置文件-my_breakpoint_setup.py。
运行~/learning_python/cpython-master/python my_breakpoint_setup.py build命令。它创建了一个my_breakpoint.cpython-38dm-x86_64-linux-gnu.so文件。
将上一步中的共享库文件复制到CPython's Lib目录：
```
cp -iv my_breakpoint.cpython-38dm-x86_64-linux-gnu.so ~/learning_python/cpython-master/Lib/
```
为了方便起见，需要复制，否则，我们应该在要使用（导入）此模块的任何目录中都有此.so文件。
现在，我们可以创建以下source.py：
```
#!/usr/bin/python3

from my_breakpoint import cbreakpoint

cbreakpoint(1)
a = 4

cbreakpoint(2)
b = 5

cbreakpoint(3)
c = a + b
```
要执行此文件，我们必须使用我们的~/learning_python/cpython-master解释程序，而不是系统的python3，因为系统的python没有my_breakpoint模块：
```
~/learning_python/cpython-master/python source.py
```
要调试此文件，请执行以下操作：
```
gdb --args ~/learning_python/cpython-master/python -B source.py
```
然后，在gdb内：
```
(gdb) start

(gdb) break cbreakpoint
Function "cbreakpoint" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
Breakpoint 2 (cbreakpoint) pending.

(gdb) cont
```
这里有一个问题。当您按下cont时，gdb在cbreakpoint函数的开始处停止，您需要执行许多next命令以跳过此函数，并且需要执行CPython函数调用代码以实现开始执行所需的Python代码。或者，您也可以在命中cbreakpoint之后设置新的断点，例如：
```
(gdb) break ceval.c:1080 ### The LOAD_CONST case beginning
(gdb) cont
```
但是，在执行了很多次之后，我使这些动作自动化，因此您只需将这些行添加到您的〜/ .gdbinit：
```
set breakpoint pending on
break cbreakpoint
    command $bpnum
    tbreak ceval.c:1098
        command $bpnum
        n
        end
    cont
    end
set breakpoint pending off
```
现在，您像第7步一样开始gdb并执行：
```
(gdb) start
(gdb) cont
```
您将跳至source.py代码执行的开始。

my_breakpoint.c

#include <Python.h>

static PyObject* cbreakpoint(PyObject *self, PyObject *args){
    int breakpoint_id;

    if(!PyArg_ParseTuple(args, "i", &breakpoint_id))
        return NULL;

    return Py_BuildValue("i", breakpoint_id);
}

static PyMethodDef my_methods[] = { 
    {"cbreakpoint", cbreakpoint, METH_VARARGS, "breakpoint function"},  
    {NULL, NULL, 0, NULL}
};

static struct PyModuleDef my_breakpoint = { 
    PyModuleDef_HEAD_INIT,  
    "my_breakpoint",
    "the module for setting C breakpoint in the Python source",
    -1, 
    my_methods
};

PyMODINIT_FUNC PyInit_my_breakpoint(void){
    return PyModule_Create(&my_breakpoint);
}

my_breakpoint_setup.py

from distutils.core import setup, Extension

module = Extension('my_breakpoint', sources = ['my_breakpoint.c'])

setup (name = 'PackageName',
       version = '1.0',
       description = 'This is a package for my_breakpoint module',
       ext_modules = [module])

P.S。

过去我问过同样的问题，对您可能有用：The optimal way to set a breakpoint in the Python source code while debugging CPython by GDB。

如何在调试cpython时逐步了解Python操作码？

问题描述投票：2回答：1

1个回答

最新问题

如何在调试cpython时逐步了解Python操作码？

问题描述 投票：2回答：1

1个回答

最新问题

问题描述投票：2回答：1