Win32调试接口设计与实现浅析

Win32调试接口设计与实现浅析2009-12-16所谓调试器实际上是一个很宽泛的概念，凡是能够以某种形式监控其他程序执行过程的程序，都可以泛称为调试器。在Windows平台上，根据调试器的实现原理大概可以将之分为三类：内核态调试器、用户态调试器和伪代码调试器。

内核态调试器直接工作在操作系统内核一级，在硬件与操作系统之间针对系统核心或驱动进行调试，常见的有SoftICE、WinDbg、WDEB386和i386KD等等；用户态调试器则通过操作系统提供的调试接口，在操作系统和用户态程序之间针对用户态程序进行调试，常见的有各种开发环境如VC/Delphi自带的调试器，OllyDbg等等；伪代码调试器则使用目标系统自定义的调试接口，调试由用户态程序支持的脚本语言或虚拟机代码，常见的如JVM/CLR的调试工具、VB的pcode调试器、Active Script调试器等等。

因为伪代码调试器跟具体系统实现相关性太强，不具备原理层面的通用性，本系列文章尽量不涉及其内容，以后如果有机会可以再讨论一下JVM/CLR/Active Script提供的调试接口；用户态调试器应用最广泛，参考资料也较为完整，我会花较大精力和大家探讨；核心态调试器则跟操作系统结合较为紧密，加上我也不是太熟悉，只能尽力而为了，呵呵。欢迎大家提出批评指正意见和建议 :）

此外强烈推荐John Robbins在MSDN的Bugslayer专栏，以及其所著的<Debugging Applications>一书（中文版《应用程序调试技术》），此书中对调试器从原理到应用都有很全面的讲解。

[1] 用户态调试器结构初探

用户态调试器直接使用Win32 API提供的调试接口，遵循Win32的事件驱动的设计思想，其实现思路非常简单，基本框架伪代码如下：

以下为引用？lt;/B>
//启动要调试的进程或挂接调试器到已运行的进程上
CreateProcess（..., DEBUG_PROCESS, ...） or DebugActiveProcess（dwProcessId）
DEBUG_EVENT de;
BOOL bContinue = TRUE;
DWORD dwContinueStatus;
while（bContinue）
{
bContinue = WaitForDebugEvent（&de, INFINITE）;
switch（de.dwDebugEventCode）
{
...
default:
{
dwContinueStatus = DBG_CONTINUE;
break;
}
}
ContinueDebugEvent（de.dwProcessId, de.dwThreadId, dwContinueStatus）;
}

在调试器开始调试的时候，会启动被调试程序的新进程或者挂接（attach）到一个已运行进程上，此时Win32系统会启动调试接口的服务器端；然后调试器调用WaitForDebugEvent函数等待调试服务器端的调试事件被引发；调试器根据调试事件进行相应的处理；最后调用ContinueDebugEvent函数请求调试服务器继续执行被调试进程，以等待并处理下一个调试事件。

首先我们大致看看调试接口的服务器端的实现思路：调试服务的服务器端接口实际上是存在于被调试进程的调试端口（Debug Port），此核心对象实现上跟Win32的完成端口类似，都是通过一个核心队列实现的LPC端口。启动调试服务器实际上就是挂接Win32的调试子系统到被调试进程，并在被调试进程内构造调试端口。调试器通过调试端口与Win32的调试子系统通讯；调试子系统响应系统操作所引发的调试事件，并通过调试端口将调试事件分发给核心态/用户态调试器。

建立被调试程序的新进程时，需要在CreateProcess函数的dwCreationFlags参数设置DEBUG_ONLY_THIS_PROCESS或DEBUG_PROCESS标志位，以表示新建的进程需要被调试。CreateProcess函数的调用路径如下

以下为引用：
CreateProcessA/CreateProcessW （kernel32.dll）
CreateProcessInternalW （kernel32.dll）
NtCreateProcessEx （ntoskrnl.dll）
PspCreateProcess （ntospscreate.c:969）