使用ctypes模块和GDB会话更改内存中的Python整数

Question

我的问题基于thisreddit post。该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

我对这里的低级内部结构感兴趣，我在GDB会话中通过在CPython中的cast函数上设置断点来检查这一点：

(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
$38 = {
  ob_base = {
    ob_base = {
      ob_refcnt = 12, 
      ob_type = 0x9b8060 <PyLong_Type>
    }, 
    ob_size = 1
  }, 
  ob_digit = {100}
}
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
$39 = 100
(gdb) p ((long *) ptr + 3)
$40 = (long *) 0x9e6e58 <small_ints+1112>
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
$41 = 100 'd'
(gdb) p ((char *) ptr + 3 * 8)
$42 = 0x9e6e58 <small_ints+1112> "d"
(gdb) set *((long *) ptr + 3) = 29
(gdb) p *((long *) ptr + 3)
$46 = 29
(gdb) p *((char *) ptr + 3 * 8)
$47 = 29 '\035'

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

索引也不同于Python REPL，我想这与endianness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：

1. 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）
2. 为什么索引与Python REPL不同
3. （额外问题）我希望CPython{}函数中的src参数保存对象的地址，但它似乎是ptr，而在memcpy{}之后指向的值与&ptr不同？这是真的吗

Answer 1

1. 您的Python进程不是真正的Python进程，相反，GDB正在为您运行Python REPL。把它想象成GDB中的另一个线程。当然，这是一种简化，您应该看到the docs
2. 我无法重现这种行为：

   (gdb) python
   >import ctypes
   >print(ctypes.cast(id(29), ctypes.POINTER(ctypes.c_long))[3])
   >end
   29
   

   我想不出发生这种行为的任何原因（至少是endianness，它在整个系统中都是一样的*）
3. src参数似乎用作原点类型，而不是原点对象。有关参考，请参见ctypes.h和ctypes/__init__.py（_SimpleCData只是CDATA对象，有一些辅助工具，如索引和repr）。是的，memcpy是在这种情况下进行实际转换的工具，尽管如果您在两种数据类型之间进行转换，那么之前还有额外的工作要做

*除ARM外，在ARM上，您可以通过指令更改端点