启动进程

实现目标：godbg exec <prog>

调试器执行调试，首先得确定要调试的目标。它可能是一个进程实例，或者是一个core文件。为了便利性，调试器也可以代为执行编译操作，如dlv debug的目标可以是一个go main module。

我们先关注如何调试一个进程，core文件只是进程的一个内核转储文件，调试器只能查看当时的栈帧情况。对进程进行调试涉及到的方方面面基本覆盖了对core文件进行调试的内容，所以我们先将重点放在对进程进行调试上。

调试一个进程，主要有以下几种情况：

• 如果进程还未存在，我们需要启动指定进程，如dlv exec、gdb等指定程序名启动调试时会启动进程；
• 如果进程已经存在，我们需要通过进程pid来跟踪进程，如dlv attach、gdb等通过-p指定pid对运行进程调试；

为了方便开发、调试，调试器可能也包含了编译构建的任务，如保证构建产物中包含调试信息、避免编译过度优化对调试的不利影响等。通常这些操作需要传递特殊的选项给编译器、连接器，对开发者而言并不是一件很友好的事情。考虑到这点，go调试器dlv在执行dlv debug命令时，会自动传递-gcflags="all=-N -l"选项来禁用编译构建过程中的内联、优化，以保证构建产物满足调试器调试需要。

下面先介绍下第一种情况，指定程序路径，启动程序创建进程。

我们将实现程序godbg，它支持exec子命令，支持接收参数prog，godbg将启动程序prog并获取其执行结果。

prog代表一个可执行程序，它可能是一个指向可执行程序的路径，也可能是一个在PATH路径中可以搜索到的可执行程序的名称。

基础知识

go标准库提供了os/exec包，允许指定程序名来启动进程。先介绍下如何通过go标准库启动程序创建进程。

通过cmd = exec.Command(...)方法我们可以创建一个Cmd实例：

• 之后则可以通过cmd.Start()方法来启动程序，如果希望获取结果则通过cmd.Wait()等待进程结束再获取结果；
• 如果希望启动程序并等待执行结束，也可以通过cmd.Run()，命令输出的stdout、stderr信息可通过修改cmd.Stdout、cmd.Stderr为一个bytes.Buffer来收集；
• 如果希望启动程序并等待执行结束，同时能获取stdout、stderr输出信息，也可以通过buf, err := Cmd.CombineOutput()来完成。

package exec // import "os/exec"

// Command 该方法接收可执行程序名称或者路径，arg是传递给可执行程序的参数信息，
// 该函数返回一个Cmd对象，通过它来启动程序、获取程序执行结果等，注意参数name
// 可以是一个可执行程序的路径，也可以是一个PATH中可以搜索到的可执行程序名
func Command(name string, arg ...string) *Cmd

// Cmd 通过Cmd来执行程序、获取程序执行结果等等，Cmd一旦调用Start、Run等方法之
// 后就不能再复用了
type Cmd struct {
    ...
}

// CombinedOutput 返回程序执行时输出到stdout、stderr的信息
func (c *Cmd) CombinedOutput() ([]byte, error)

// Output 返回程序执行时输出到stdout的信息，返回值列表中的error表示执行中遇到错误
func (c *Cmd) Output() ([]byte, error)

// Run 启动程序并且等待程序执行结束，返回值列表中的error表示执行中遇到错误
func (c *Cmd) Run() error

// Start 启动程序，但是不等待程序执行结束，返回值列表中的error表示执行中遇到错误
func (c *Cmd) Start() error

...

// WAait 等待cmd执行结束，该方法必须与Start()方法配合使用，返回值error表示执行中遇到错误
//
// Wait等待程序执行结束并获得程序的退出码（也就是返回值，os.Exit(?)将值返回给操作系统），
// 并释放对应的资源(主要是id资源，联想下PCB)
func (c *Cmd) Wait() error

代码实现

src详见：golang-debugger-lessons/1.0_cmd_exec

下面基于go标准库 os/exec package来演示如何启动程序创建进程实例。

file: main.go

package main

import (
    "fmt"
    "os"
    "os/exec"
)

const (
    usage = "Usage: go run main.go exec <path/to/prog>"

    cmdExec = "exec"
)

func main() {
    if len(os.Args) < 3 {
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "%s\n\n", usage)
        os.Exit(1)
    }
    cmd := os.Args[1]

    switch cmd {
    case cmdExec:
        prog := os.Args[2]
        progCmd := exec.Command(prog)
        buf, err := progCmd.CombinedOutput()
        if err != nil {
            fmt.Fprintf(os.Stderr, "%s exec error: %v, \n\n%s\n\n", err, string(buf))
            os.Exit(1)
        }
        fmt.Fprintf(os.Stdout, "%s\n", string(buf))
    default:
        fmt.Fprintf(os.Stderr, "%s unknown cmd\n\n", cmd)
        os.Exit(1)
    }

}

这里的程序逻辑比较简单：

• 程序运行时，首先检查命令行参数，
  • godbg exec <prog>，至少有3个参数，如果参数数量不对，直接报错退出；
  • 接下来校验第2个参数，如果不是exec，也直接报错退出；
• 参数正常情况下，第3个参数应该是一个程序路径或者可执行程序文件名，我们创建一个exec.Cmd对象，然后启动并获取运行结果；

代码测试

您可以自己编译构建，完成相关测试。

1_start-process $ GO111MODULE=off go build -o godbg main.go

./godbg exec <prog>

ps: 当然也可以考虑将godbg拷贝到PATH路径下或者go install之后再进行测试。

现在的程序逻辑单文件就可以完成，因此go run main.go就可以快速测试，如在目录golang-debugger-lessons/1_start-process下执行 GO111MODULE=off go run main.go exec ls 进行测试。

1_start-process $ GO111MODULE=off go run main.go exec ls
tracee pid: 270
main.go
README.md

godbg正常执行了命令ls并显示出了当前目录下的文件，后面我们将用正常的go程序作为被调试进程，本小节掌握如何启动进程即可。

ps：关于测试环境，强烈建议读者能使用与作者开发时一致的环境，以方便读者能顺利地完成测试。为简化这一过程，godbg工程中提供了容器开发配置devcontainer.json，请读者使用vscode、goland 2023.2的容器开发模式打开工程并进行测试。