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python - 使用 ctypes 模块和 GDB 会话更改内存中的 Python 整数

问题描述

我的问题是基于这个reddit 帖子。那里的示例显示了如何使用模块中cast的函数更改内存中的整数ctypes：

>>> import ctypes
>>> ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[3] = 100
>>> 29
100

我对这里的低级内部感兴趣，我已经通过在以下cast函数上设置断点在 GDB 会话中检查了这一点CPython：

(gdb) break cast
Function "cast" not defined.
Make breakpoint pending on future shared library load? (y or [n]) y
Breakpoint 1 (cast) pending.
(gdb) run test.py 
Starting program: /root/.pyenv/versions/3.8.0-debug/bin/python test.py
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
0x7ffff00e7b40

Breakpoint 1, cast (ptr=0x9e6e40 <small_ints+1088>, src=10382912, ctype=<_ctypes.PyCPointerType at remote 0xa812a0>) at /root/.pyenv/sources/3.8.0-debug/Python-3.8.0/Modules/_ctypes/_ctypes.c:5540
5540        if (0 == cast_check_pointertype(ctype))
(gdb) p *(PyLongObject *) ptr
$38 = {
  ob_base = {
    ob_base = {
      ob_refcnt = 12, 
      ob_type = 0x9b8060 <PyLong_Type>
    }, 
    ob_size = 1
  }, 
  ob_digit = {100}
}
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
$39 = 100
(gdb) p ((long *) ptr + 3)
$40 = (long *) 0x9e6e58 <small_ints+1112>
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
$41 = 100 'd'
(gdb) p ((char *) ptr + 3 * 8)
$42 = 0x9e6e58 <small_ints+1112> "d"
(gdb) set *((long *) ptr + 3) = 29
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
$46 = 29
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
$47 = 29 '\035'

我想知道是否可以在 GDB 会话中使用 Python 获取内存地址，因为我无法访问返回的地址：

(gdb) python print("{:#x}".format(ctypes.addressof(ctypes.c_int(29))))
0x7f1053c947f0
(gdb) python print("{:#x}".format(id(29)))
0x22699d8
(gdb) p *0x7f1053c947f0
Cannot access memory at address 0x7f1053c947f0
(gdb) p *0x22699d8
Cannot access memory at address 0x22699d8

索引也与 Python REPL 不同，我猜这与字节序有关？

(gdb) python print(ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[3])
9
(gdb) python print (ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[2])
29

问题：

  1. 为什么 GDB 会话中来自 Python 的内存地址不可访问，值不在进程内存范围内（info proc mappings）？
  2. 为什么索引与 Python REPL 不同？
  3. （奖金问题）我希望函数src中的参数CPython cast包含对象的地址，但它似乎是ptr相反，并且在memcpy result->b_ptr指向不同的值之后&ptr？这是实际的演员阵容吗？

标签： pythoncgdbctypes

解决方案

  1. 您的 Python 进程不是真正的 Python 进程，而是 GDB 正在为您运行 Python REPL。把它想象成 GDB 中的另一个线程。当然，这是一个简化，您应该查看文档
  2. 我无法重现这种行为： 
    (gdb) python
>import ctypes
>print(ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[3])
>end
29
    我想不出这种行为会发生的任何原因（至少是字节序，在整个系统中都是一样的*）
  3. 该src参数似乎用作原始类型，而不是原始对象。作为参考，请参阅ctypes.h和ctypes/__init__.py（_SimpleCData 只是 CDataObject 与一些帮助，如索引和 repr）。是的，在这种情况下，memcpy 是实际的转换，尽管如果您在两种数据类型之间进行转换，则需要事先进行额外的工作。

* 除了在 ARM 上，您可以通过指令更改字节顺序

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