在上一篇文章中，我们向调试器添加了简单的地址断点。这一次，我们将添加读取寄存器和内存的功能，有了这个功能我们就可以观察寄存器状态和利用程序计数器(RIP)改变程序的执行流程了。

在我们编写读取寄存器代码之前，首先需要确定调试器支持什么平台，我们选择x86_64(即64位)。除了通用寄存器和专用寄存器之外，x86_64还提供了浮点寄存器和向量寄存器。为了简单起见，我将省略后两者，但如果你愿意，可以选择支持它们。x86_64还允许你访问的一些64位寄存器作为32位、16位、8位寄存器访问，但在这里我只支持64位。由于这样的简化，对于每个寄存器，我们只需要保存其名称，其DWARF寄存器编号和从ptrace返回的结构里的位置即可。我定义了一个枚举来引用寄存器，然后我编写了一个全局局存起描述符数组，其中元素的顺序与ptrace返回的寄存器结构中的顺序相同。

如果你想自己查看寄存器的数据结构可以在/usr/include/sys/user.h中找到，DWARF寄存器编号取自System V x86_64 ABI。

现在我们可以编写一连串的函数来与寄存器进行交互。我们希望能读取寄存器、修改寄存器，从DWARF寄存器编号中检索一个值，并按名称查找寄存器，反之亦然。我们从get_register_value开始：

又一次，ptrace让我们轻松访问到了想要的数据。我们只是构造一个user_regs_struct的实例，并将PTRACE_GETREGS参数传入了ptrace就可以完成。

现在我们要根据请求的寄存器来读取regs。我们可以写一个大的switch语句，但是由于我们按照与user_regs_struct相同的顺序排列了我们的g_register_descriptors表，所以我们可以检索寄存器描述符的索引，并将user_regs_struct作为 uint64_t类型的数组访问。[注解1]

由于user_regs_struct是一个标准的布局类型(线性结构)，所以转为 uint64_t是安全的，但我认为指针计算在技术上是比较难看的。由于目前编译器还没有警告，再加上我也比较懒，所以就先这样做，但是如果您想保持最大的正确性，那么就编写一个大的switch语句吧。

set_register_value是一样的，我们只需要获取位置，并在其位置上写入寄存器的值:

接下来是通过DWARF寄存器号查找。 这一次我会检查一个错误条件，以防万一我们得到一些奇怪的DWARF信息：

到这几乎完成，现在还有对注册的寄存器名称的查找：

最后，我们将添加一个简单的函数来转储所有寄存器的内容：

如你所见，iostreams有一个非常简洁的接口，可以很好地输出十六进制数据。
如果你喜欢的话，可以自由地对I/O输出做格式控制。[注解2]

这给了我们足够的支持来在调试器的其余部分轻松地处理寄存器，因此我们现在可以将它添加到我们的UI中。

我们需要在这里做的就是向handle_command函数添加一个新命令。使用以下代码，用户将能够键入register read rax，register write rax 0x42，等等。

在设置断点时，我们已经从内存中读取和写入内存，因此只需添加一些函数来隐藏ptrace调用即可。

你可能想要一次添加对读取和写入的支持，通过每次你想读另一个单词时递增地址即可。您还可以使用process_vm_readv和process_vm_writev或/ proc/<pid>/mem而不是ptrace。
现在我们将为UI添加命令:

在测试我们的更改之前，我们现在可以执行一个更合理的版本的continue_execution。 由于我们可以得到程序计数器(RIP)，所以可以检查我们的断点映射，看看我们是否处于断点。 如果是这样，我们可以在继续之前禁用断点并重新切断它。

首先，为了清晰简洁，我们将添加几个帮助函数：

然后我们可以写一个函数来跳过一个断点：

首先，我们检查是否为当前PC的值设置了一个断点。 如果有的话，我们先把执行返回到断点之前，禁用它，重新执行原来的指令，然后再重新启用断点。

wait_for_signal将封装我们通常的waitpid模式：

最后我们重写如下的continue_execution：

现在我们可以读取和修改寄存器，可以使用我们的hello world程序进行调试测试。 作为第一个测试，请尝试再次在调用指令上设置断点，并从中继续。 你应该看到Hello world被打印出来。 有趣的部分在输出调用之后设置一个断点，继续运行程序，然后将调用参数设置代码的地址写入程序计数器（rip）并继续。 由于这个程序计数器的修改，你应该再次看到Hello world被打印了。 为了防止你不确定断点的位置，以下是我最后一篇文章的objdump输出：

你将要将程序计数器移回0x40093a，以便正确设置esi和edi寄存器。

在下一篇文章中，我们将首先介绍DWARF信息，并在调试器中添加各种单步。 之后，我们编写的工具将拥有调试器的主要功能，我们可以通过单步代码，设置断点，修改数据等等使用工具。 和往常一样，如果您有任何疑问，请在下方发表评论！

你可以在这里找到这篇文章的代码。

注解1：你也可以重新排序寄存器表，并将其转换为基础类型以用作索引，但是我以现在的方式编写了，懒得了改变它了。
注解2：哈哈哈哈哈哈哈哈

吐槽一下：原来原作者也比较懒哈哈~

原文来自：https://blog.tartanllama.xyz/writing-a-linux-debugger-registers/
翻译来自：lantie@15PB 专注于信息安全教育 http://www.15pb.com.cn
到此原文结束，以下是实践部分

这一节，最大的收获就是设计了寄存器的结构，能够读取寄存器信息，并且可以修改程序计数器(RIP)完成程序下断点之后的恢复执行。调试器到目前已经实现了以下命令：

使用自己的调试器，感受一下效果o(￣︶￣)o。
首先，使用命令objdump -d hello15pb|grep main查看例子程序hello15pb的main函数地址。记下main函数附近的第一个地址，方便设置断点。

然后使用编译好的调试，调试hello15pb，使用命令break <地址>在main函数上设置断点

然后使用命令cont运行程序，此时程序应该会暂停到main函数后一个字节上。使用命令register read rip可以查看当前程序计数器的内容。

还可以使用命令register dump查看所有寄存器的信息

并可以使用命令register write r15 1,修改指定寄存器r15的值为1。

最后当使用命令cont时，程序会将断点恢复，并将rip减一，执行被断点覆盖的指令，程序就会正常的跑起来了！哈哈，15PB的同学们加油了！

由于调试器的代码使用的是最新的C++ 14的标准编写了，其中使用了一些新特性，所以如果编译器版本太低，会导致编译无法通过，所以需要修改一些代码将其变为老的方式，比如我遇到的了一个问题是unordered_map容器的使用，上一节就遇到了问题，这一节继续发生问题。所以想要将代码编译通过，需要将编译器升级到最高，在这里我已经将ubuntu系统上的gcc升级到了5.2，但经过测试还是不行，不知何原因，最后只能修改代码才完成通过编译，大家在编译的时候，注意以上问题吧！
我将代码经过比较大的重构，将原先的代码重新组织和编排，修改了编译时unordered_map容器操作的问题。

我重构之后的Clion项目工程：

[培训]内核驱动高级班，冲击BAT一流互联网大厂工作，每周日13:00-18:00直播授课