Linux中使用ptrace获取pthread线程的寄存器信息

1.与本文相关的有这几个重要的函数：
pthread_create：创建线程
pthread_self：获取当前运行的线程的线程ID (The pthread_self() function returns the ID of the calling thread.)
getpid：获取当前进程ID
gettid：获取当前运行的线程的线程ID(gettid() returns the caller’s thread ID (TID) )

ptrace：跟踪一个指定的进程

2.getpid、gettid和pthread_self的区别：
pthread_self属于POSIX线程库的函数，Linux下POSIX的pthread线程库是用进程来实现的，pthread_create是通过系统调用
clone创建一个子进程作为线程的。下面是这两个函数的声明：

[cpp]  view plain copy print ?

1. #include <sys/types.h>  
2. #include <unistd.h>  
3. pid_t getpid(void);  
4.   
5. #include <sys/types.h>  
6. pid_t gettid(void);  
7.   
8. #include <pthread.h>  
9. pthread_t pthread_self(void);  

可以很容易发现pthread_self获取的是pthread_t（占用8Byte），而其他两个函数返回的都是pid_t（占用4Byte），上面我
们讲了，pthread_create创建的线程实际上是一个子进程，而这个子进程的Handle的地址为pthread_t，子进程ID通过gettid
获取，该子进程的父进程ID通过getpid获取。

3.ptrace函数：

[cpp]  view plain copy print ?

1. #include <sys/ptrace.h>  
2. long ptrace(enum __ptrace_request request, pid_t pid, void *addr, void *data);  

这个函数比较复杂，具体的一些介绍，大家可以看这个：

man ptrace

ptrace用法

4.通过ptrace获取指定pthread线程的寄存器信息：
这个是被跟踪的进程的程序：

[cpp]  view plain copy print ?

1. #include <stdio.h>  
2. #include <unistd.h> //for sleep  
3. #include <stdlib.h> //for exit  
4. #include <pthread.h>//for pthread  
5. #include <errno.h>  //for errno  
6. #include <sys/syscall.h> //for gettid  
7. #define gettid() syscall(__NR_gettid)  
8.   
9. void *func(void *para)  
10. {  
11.     printf("Hello world.\n");  
12.     printf("child process tid: %u\n", gettid());  
13.     sleep(-1);  // 该进程一直sleep，等待  
14.     return NULL;  
15. }  
16.   
17. int main()  
18. {   
19.     pthread_t tid;  
20.     int ret = pthread_create(&tid, NULL, func, NULL);  
21.     if(ret != 0)  
22.     {     
23.         exit(errno);  
24.     }     
25.     printf("parent process pid: %u\n", getpid());  
26.   
27.     pthread_join(tid, NULL);  
28.     return 0;  
29. }  

输出为（注意不要结束此进程，不然没办法跟踪）：

[cpp]  view plain copy print ?

1. [biz@localhost test]$ g++ main.cpp -lpthread  
2. [biz@localhost test]$ ./a.out   
3. parent process pid: 14396  
4. child process tid: 14397  
5. sleep ...  

下面是跟踪程序：

[cpp]  view plain copy print ?

1. #include <sys/ptrace.h>  
2. #include <stdlib.h>     // for atoi  
3. #include <stdio.h>  
4. #include <sys/types.h>  
5. #include <sys/wait.h>  
6. #include <unistd.h>  
7. #include <sys/user.h> /* For user_regs_struct */  
8. int main(int argc, char *argv[])  
9. {   
10.     pid_t traced_process;  
11.     struct user_regs_struct regs;  
12.     long ins;  
13.     if(argc != 2) {  
14.         printf("Usage: %s <pid to be traced> ",  
15.                argv[0], argv[1]);  
16.         exit(1);  
17.     }     
18.     traced_process = atoi(argv[1]);  
19.     ptrace(PTRACE_ATTACH, traced_process,   
20.            NULL, NULL);  
21.     wait(NULL);  
22.     ptrace(PTRACE_GETREGS, traced_process,   
23.            NULL, ®s);  
24.     ins = ptrace(PTRACE_PEEKTEXT, traced_process,   
25.                  regs.rip, NULL);  
26.     printf("EIP: %lx Instruction executed: %lx \n",   
27.            regs.rip, ins);  
28.     ptrace(PTRACE_DETACH, traced_process,   
29.            NULL, NULL);  
30.     return 0;  
31. }  

输出为：

[cpp]  view plain copy print ?

1. [biz@localhost test]$ g++ attach.cpp -o attach  
2. [biz@localhost test]$ ./attach 14397  
3. EIP: 33d98ab91d Instruction executed: e8c28948243c8b48  

即可查出pthread_create创建的线程的寄存器信息。