深度研究：AOT編譯器的源碼級(jí)調(diào)試

上篇文章介紹了C#程序編譯成Native代碼的宏觀(guān)過(guò)程。有粉絲朋友提出了一個(gè)問(wèn)題：是否能夠在dotnet publish發(fā)布的過(guò)程中對(duì)AOT編譯器進(jìn)行源碼級(jí)調(diào)試? 這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，也是深度研究的必經(jīng)之路。在本文中，我們將分享如何實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。

一、背景

講故事

上篇文章中我們討論了C#程序編譯成Native代碼的宏觀(guān)過(guò)程。其中有一位粉絲朋友提出了一個(gè)問(wèn)題：在dotnet publish發(fā)布的過(guò)程中是否能對(duì)AOT編譯器進(jìn)行源碼級(jí)調(diào)試？這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，也是深度研究的必經(jīng)之路。在本文中，我們將分享如何實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。

二、托管和非托管調(diào)試器

調(diào)試器介紹

大家都知道AOT Compiler (ilc.exe) 是用C#代碼寫(xiě)的，因此它是一個(gè)托管程序。托管程序的調(diào)試有兩種調(diào)試器：

• Visual Studio 托管調(diào)試器：對(duì)C#代碼的調(diào)試非常便捷，但對(duì)非托管部分的查看卻缺少了手段。
• WinDbg 非托管調(diào)試器：雖然可以用于調(diào)試C#代碼，但在變量顯示等方面不是很直觀(guān)。

總的來(lái)說(shuō)，各有利弊。接下來(lái)，我們將通過(guò)Visual Studio和Windbg實(shí)現(xiàn)各自的攔截。

三、調(diào)試器攔截實(shí)戰(zhàn)

1. WinDbg攔截

作為Windows平臺(tái)上非托管調(diào)試器的代表，使用它來(lái)劫持ilc.exe非常方便。只需在注冊(cè)表的HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Image File Execution Options\ilc.exe下配置Debugger鍵值即可。接下來(lái)使用dotnet publish發(fā)布程序，稍等片刻，Windbg將立即啟動(dòng)攔截ilc.exe，然后通過(guò)ctrl+o打開(kāi)需要下斷點(diǎn)的cs文件，如核心的Compilation方法。Windbg的使用雖然簡(jiǎn)單粗暴，但用非托管調(diào)試器調(diào)試C#總顯得不夠規(guī)范，更好的方式應(yīng)該是使用專(zhuān)業(yè)級(jí)的Visual Studio。

2. Visual Studio攔截

上一篇文章談到，執(zhí)行dotnet publish調(diào)用的ilc.exe來(lái)自目錄.nuget\packages\runtime.win-x64.microsoft.dotnet.ilcompiler\8.0.8\tools。為了使用托管調(diào)試器，我們將ilc.sln項(xiàng)目手工編譯出一個(gè)ilc.exe，然后將其替換原有的ilc.exe。ilc提供了一個(gè)--waitfordebugger參數(shù)，通過(guò)Console.ReadLine讓程序暫停，好讓你用VS去Attach。然而，在手工編譯的ilc.exe上使用Console.ReadLine貌似攔不住，因此需要稍作修改。重新編譯項(xiàng)目，將生成目錄runtime\artifacts\bin\coreclr\windows.x64.Debug\ilc\net8.0下的所有文件復(fù)制到.nugut目錄下，一切準(zhǔn)備就緒后使用dotnet publish重新發(fā)布程序，從cmd輸出中可以看到正在等待attach附加。在VS菜單上Debug -> Attach to Process到我們的ilc.exe進(jìn)程，可以看到命中了斷點(diǎn)。

3. VS對(duì)ilc的啟動(dòng)調(diào)試

每一次AOT編譯之前在native目錄下都會(huì)有一個(gè)xxx.ilc.rsp，這個(gè)文件是AOT Compiler的輸入來(lái)源。因此我們可以將它作為ilc.sln項(xiàng)目的啟動(dòng)參數(shù)。將@xxx.ilc.rsp文件放到ILCompiler項(xiàng)目的command line中，配置好之后可以輕松成功調(diào)試。

四、總結(jié)

以劫持的方式對(duì)AOT Compiler自身進(jìn)行源碼級(jí)調(diào)試，這本身就是一個(gè)極具意義的話(huà)題。不斷的介入Compiler編譯的各個(gè)階段，相信能給大家深度學(xué)習(xí)AOT提供了一些不同以往的手段。

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