调试没有符号的 iOS 应用

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:]"