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：

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);

#include <sys/types.h>
pid_t gettid(void);

#include <pthread.h>
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：

#include <sys/ptrace.h>
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：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h> //for sleep
#include <stdlib.h> //for exit
#include <pthread.h>//for pthread
#include <errno.h>  //for errno
#include <sys/syscall.h> //for gettid
#define gettid() syscall(__NR_gettid)

void *func(void *para)
{
    printf("Hello world.\n");
    printf("child process tid: %u\n", gettid());
    sleep(-1);	// 该进程一直sleep，等待
    return NULL;
}

int main()
{ 
    pthread_t tid;
    int ret = pthread_create(&tid, NULL, func, NULL);
    if(ret != 0)
    {   
        exit(errno);
    }   
    printf("parent process pid: %u\n", getpid());

    pthread_join(tid, NULL);
    return 0;
}

输出为（注意不要结束此进程，不然没办法跟踪）：

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

下面是跟踪程序：

#include <sys/ptrace.h>
#include <stdlib.h>     // for atoi
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/user.h> /* For user_regs_struct */
int main(int argc, char *argv[])
{ 
    pid_t traced_process;
    struct user_regs_struct regs;
    long ins;
    if(argc != 2) {
        printf("Usage: %s <pid to be traced> ",
               argv[0], argv[1]);
        exit(1);
    }   
    traced_process = atoi(argv[1]);
    ptrace(PTRACE_ATTACH, traced_process, 
           NULL, NULL);
    wait(NULL);
    ptrace(PTRACE_GETREGS, traced_process, 
           NULL, ®s);
    ins = ptrace(PTRACE_PEEKTEXT, traced_process, 
                 regs.rip, NULL);
    printf("EIP: %lx Instruction executed: %lx \n", 
           regs.rip, ins);
    ptrace(PTRACE_DETACH, traced_process, 
           NULL, NULL);
    return 0;
}

输出为：

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

即可查出pthread_create创建的线程的寄存器信息。