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调试没有符号的 iOS 应用

Proteas的专栏

80

2024-07-19

说明:

  这里的调试是指使用 lldb 远程调试 iOS 应用

  设置断点是指在 ObjC 方法上设置断点

使用场景:

  1、调试被 strip 了的 iOS 应用

  2、调试被 strip 了的 iOS 系统 dylib

在调试时没有符号的 iOS 应用时,设置断点非常不方便:

  1、App:在没有开启 ASLR 时,需要首先找到方法的地址,然后针对地址设置断点

  2、Dylib:在没有开启 ASLR 时,需要找到dylib的基地址,然后计算偏移

如果开启了 ASLR,设置断点会更麻烦。

一直想解决这个问题,曾经想过的方法:

首先,ObjC 语言是一个相对动态的语言,所以使用class-dump这样的工具,可以 dump 出类信息,函数地址。

另外,DWARF 格式是有公开标准的,

因此,可以通过将 class-dump 的输出信息转换成 DWARF,在调试时动态加载符号。

这个方法我不是第一想到,这个帖子中有详细说明:http://stackoverflow.com/questions/17554070/import-class-dump-info-into-gdb

但是照这个方法进行操作后,发现对 iOS 应用没效果,而且过程繁琐。

后来想,ObjC是通过在C语言之上封装了薄薄的一层(消息特性)而形成的,

所有 ObjC 的方法调用最终会转换为 C 方法调用,

因此,可以通过在对应的 C 函数上设置断点来解决断点设置问题,

而如何得到 C 函数的地址,就依赖于 ObjC 的运行时方法了,主要涉及:

  1、object_getClass

  2、NSSelectorFromString

  3、class_respondsToSelector

  4、class_getMethodImplementation

在解决了在什么位置设置断点的问题后,

接下来需要解决如果在 lldb 中方便的设置断点。

lldb 集成了 Python 脚本引擎,参考:http://lldb.llvm.org/python-reference.html

因此我们可以通过Python脚本扩展 lldb 的调试命令,主要用到如下几个函数:

  1、lldb.debugger

  2、lldb.debugger.GetSelectedTarget()

  3、lldb.debugger.GetSelectedTarget().GetProcess()

  4、lldb.debugger.GetSelectedTarget().GetProcess().GetSelectedThread()

  5、lldb.debugger.GetSelectedTarget().GetProcess().GetSelectedThread().GetSelectedFrame()

  6、lldb.frame.EvaluateExpression

  7、lldb.debugger.HandleCommand

脚本配置方法:

  方法一:在调试控制台执行:command script import bt_objc.py的文件路径

  方法二:将如上命令加入到 ~/.lldbinit,如果文件不存在则可以自己动手创建

脚本内容:

#!/usr/bin/python

'''
Author: 
	Proteas
Date:
	2014-03-05
Purpose:
	set breakpoint without symbols, for examle: stripped macho
Usage:
	add the following line to ~/.lldbinit
	command script import ~/.lldb/bt_objc.py
'''

import lldb
import commands
import shlex
import optparse
import re

def __lldb_init_module (debugger, dict):
	debugger.HandleCommand('command script add -f bt_objc.bt_objc bt_objc')
	print 'The "bt_objc" command has been installed'

def create_command_arguments(command):
	return shlex.split(command)
	
def is_command_valid(args):
	""
	if len(args) == 0:
		return False

	arg = args[0]
	if len(arg) == 0:
		return False

	ret = re.match('^[+-]\[.+ .+\]$', arg) # TODO: more strict
	if not ret:
		return False

	return True

def get_class_name(arg):
	match = re.search('(?<=\[)[^\[].*[^ ](?= +)', arg) # TODO: more strict
	if match:
		return match.group(0)
	else:
		return None

def get_method_name(arg):
	match = re.search('(?<= )[^ ].*[^\]](?=\]+)', arg) # TODO: more strict
	if match:
		return match.group(0)
	else:
		return None

def is_class_method(arg):
	if len(arg) == 0:
		return False

	if arg[0] == '+':
		return True
	else:
		return False

def get_selected_frame():
	debugger = lldb.debugger
	target = debugger.GetSelectedTarget()
	process = target.GetProcess()
	thread = process.GetSelectedThread()
	frame = thread.GetSelectedFrame()

	return frame

def get_class_method_address(class_name, method_name):
	frame = get_selected_frame();
	class_addr = frame.EvaluateExpression("(Class)object_getClass((Class)NSClassFromString(@\"%s\"))" % class_name).GetValueAsUnsigned()
	if class_addr == 0:
		return 0

	sel_addr = frame.EvaluateExpression("(SEL)NSSelectorFromString(@\"%s\")" % method_name).GetValueAsUnsigned()
	has_method = frame.EvaluateExpression("(BOOL)class_respondsToSelector(%d, %d)" % (class_addr, sel_addr)).GetValueAsUnsigned()
	if not has_method:
		return 0

	method_addr = frame.EvaluateExpression('(void *)class_getMethodImplementation(%d, %d)' % (class_addr, sel_addr))

	return method_addr.GetValueAsUnsigned()

def get_instance_method_address(class_name, method_name):
	frame = get_selected_frame();
	class_addr = frame.EvaluateExpression("(Class)NSClassFromString(@\"%s\")" % class_name).GetValueAsUnsigned()
	if class_addr == 0:
		return 0

	sel_addr = frame.EvaluateExpression("(SEL)NSSelectorFromString(@\"%s\")" % method_name).GetValueAsUnsigned()
	has_method = frame.EvaluateExpression("(BOOL)class_respondsToSelector(%d, %d)" % (class_addr, sel_addr)).GetValueAsUnsigned()
	if not has_method:
		return 0

	method_addr = frame.EvaluateExpression('(void *)class_getMethodImplementation(%d, %d)' % (class_addr, sel_addr))

	return method_addr.GetValueAsUnsigned()

def bt_objc(debugger, command, result, dict):
	args = create_command_arguments(command)

	if not is_command_valid(args):
		print 'please specify the param, for example: "-[UIView initWithFrame:]"'
		return

	arg = args[0]
	class_name = get_class_name(arg)
	method_name = get_method_name(arg)

	address = 0
	if is_class_method(arg):
		address = get_class_method_address(class_name, method_name)
	else:
		address = get_instance_method_address(class_name, method_name)

	if address:
		lldb.debugger.HandleCommand ('breakpoint set --address %x' % address)
	else:
		print "fail, please check the arguments"

如上脚本也可以从这个链接下载:https://raw.github.com/Proteas/lldb-scripts/master/bt\_objc.py

脚本配置完毕后,可以通过如下命令设置断点:

bt_objc "-[UIView initWithFrame:]"

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