使用 ctypes 模块和 GDB 会话更改内存中的 Python 整数

Question

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

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

我对这里的底层内部结构很感兴趣，我已经在 GDB 会话中通过在 CPython:

中的 cast 函数上设置断点来检查了这一点

(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
 = {
  ob_base = {
    ob_base = {
      ob_refcnt = 12, 
      ob_type = 0x9b8060 <PyLong_Type>
    }, 
    ob_size = 1
  }, 
  ob_digit = {100}
}
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
 = 100
(gdb) p ((long *) ptr + 3)
 = (long *) 0x9e6e58 <small_ints+1112>
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
 = 100 'd'
(gdb) p ((char *) ptr + 3 * 8)
 = 0x9e6e58 <small_ints+1112> "d"
(gdb) set *((long *) ptr + 3) = 29
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
 = 29
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
 = 29 '5'

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，我猜这与字节顺序有关？

(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：

为什么 GDB 会话中 Python 的内存地址不可访问，值不在进程内存范围内 (info proc mappings)？
为什么索引与 Python REPL 不同？
（奖金问题）我希望 CPython cast 函数中的 src 参数保存对象的地址，但它似乎是 ptr在 memcpy 之后 result->b_ptr 指向与 &ptr 不同的值？这是实际的演员表吗？

Answer 1

您的 Python 进程不是真正的 python 进程，相反，GDB 是运行一个 Python REPL。把它想象成 GDB 内部的另一个线程。当然，这是一个简化，你应该看到the docs
我无法重现此行为：
```
(gdb) python
>import ctypes
>print(ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[3])
>end
29
```
我想不出会发生这种行为的任何原因（最不重要的是字节顺序，这在整个系统中都是相同的*）
src 参数似乎用作原始类型，而不是原始对象。有关参考，请参阅 ctypes.h and ctypes/__init__.py（_SimpleCData 只是 CDataObject，带有一些帮助程序，如索引和 repr）。是的，在这种情况下，memcpy 是实际转换的对象，但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，您可以在其中使用指令更改字节顺序

使用 ctypes 模块和 GDB 会话更改内存中的 Python 整数

Changing Python integer in memory using ctypes module and GDB session

c

python

ctypes

gdb