win32调试工具原理OutputDebugString以及如何获取输出信息

在应用程序和调试器之间传递数据是通过一个 4KB 大小的共享内存块完成的，并有一个互斥量和两个事件对象用来保护对他的访问。下面就是相关的四个内核对象：

对象名称	对象类型
DBWinMutex	Mutex
DBWIN_BUFFER	Section （共享内存）
DBWIN_BUFFER_READY	Event
DBWIN_DATA_READY	Event

互斥量通常一直保留在系统中，其他三个对象仅当调试器要接收信息才出现。事实上 - 如果一个调试器发现后三个对象已经存在，它会拒绝运行。

当 DBWIN_BUFFER 出现时，会被组织成以下结构。进程 ID 显示信息的来源，字符串数据填充这 4K 的剩余部分。按照约定，信息的末尾总是包括一个 NULL 字节。

struct dbwin_buffer {
                DWORD   dwProcessId;
                char    data[4096-sizeof(DWORD)];
                };
                

当 OutputDebugString() 被应用调用时，它执行以下步骤。注意在任意位置的错误都将放弃整个事情，调试请求被认为是什么也不做（不会发送字符串）。

1. 打开 DBWinMutex 并且等待，直到我们取得了独占访问。
2. 映射 DBWIN_BUFFER 段到内存中：如果没有发现，则没有调试器在运行，将忽略整个请求。
3. 打开 DBWIN_BUFFER_READY 和 DBWIN_DATA_READY 事件对象。就像共享内存段一样，缺少对象意味着没有可用的调试器。
4. 等待 DBWIN_BUFFER_READY 事件对象为有信号状态：表示内存缓冲区不再被占用。大部分时候，这一事件对象一被检查就处于有信号状态，但等待缓冲区就绪不会超过 10 秒（超时将放弃请求）。
5. 复制数据直到内存缓冲区中接近 4KB，再保存当前进程 ID。总是放置一个 NULL 字节到字符串结尾。
6. 通过设置 DBWIN_DATA_READY 事件对象告诉调试器缓冲区就绪。调试器从那儿取走它。
7. 释放互斥量。
8. 关闭事件对象和段对象，但保留互斥量的句柄以备后用。

在调试器端会简单一点。互斥量根本不需要，如果事件对象和/或共享内存对象已经存在，则假定其他调试器已经在运行。系统中任意时刻只能存在一个调试器。

1. 创建共享内存段以及两个事件对象。如果失败，退出。
2. 设置 DBWIN_BUFFER_READY 事件对象，由此应用程序得知缓冲区可用。
3. 等待 DBWIN_DATA_READY 事件对象变为有信号状态。
4. 从内存缓冲区中提取进程 ID 和 NULL 结尾的字符串。
5. 转到步骤 2。

这使我们认为这决不是一种低消耗的发送信息的方法，应用程序的运行速度会受到调试器的左右。

 

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN

#include <Windows.h>
#include <stdio.h>

#define IfFalseRet(c) do{if(!(c)){return dwLastError = ::GetLastError();}}while(false)

class CHandle
{
public:
  CHandle(HANDLE h = NULL): m_h(h)
  {
  }
  ~CHandle()
  {
    Release();
  }
  void Release()
  {
    if(*this)
    {
      ::CloseHandle(m_h);
    }
    m_h = NULL;
  }
  operator bool() const
  {
    return m_h != INVALID_HANDLE_VALUE && m_h != NULL;
  }
  operator HANDLE() const
  {
    return m_h;
  }
  CHandle& operator= (const HANDLE& h)
  {
    Release();
    m_h = h;
    return *this;
  }
  CHandle& operator= (CHandle& h)
  {
    if(this != &h)
    {
      HANDLE hSwap = m_h;
      m_h = h.m_h;
      h.m_h = hSwap;
      h.Release();
    }
    return *this;
  }
private:
  HANDLE m_h;
};

LPCTSTR DBWIN_BUFFER = TEXT("DBWIN_BUFFER");
LPCTSTR DBWIN_BUFFER_READY = TEXT("DBWIN_BUFFER_READY");
LPCTSTR DBWIN_DATA_READY = TEXT("DBWIN_DATA_READY");
LPCTSTR DBWIN_MUTEX = TEXT("DBWinMutex");

#pragma pack(push, 1)
struct CDBWinBuffer
{
  DWORD dwProcessId;
  BYTE  abData[4096 - sizeof(DWORD)];
};
#pragma pack(pop)

bool g_fContinue = true;

BOOL CtrlHandler(DWORD fdwCtrlType)
{
  switch(fdwCtrlType)
  {
  case CTRL_C_EVENT:
  case CTRL_CLOSE_EVENT:
  case CTRL_LOGOFF_EVENT:
  case CTRL_SHUTDOWN_EVENT:
    g_fContinue = false;
    return TRUE;
  }
  return FALSE;
}

int __cdecl main()
{
  DWORD dwLastError = ERROR_SUCCESS;

  IfFalseRet(SetConsoleCtrlHandler((PHANDLER_ROUTINE)(CtrlHandler), TRUE) == TRUE);

  CHandle hMutex = OpenMutex(MUTEX_ALL_ACCESS, FALSE, DBWIN_MUTEX);
  if(!hMutex)
  {
    IfFalseRet(GetLastError() == ERROR_FILE_NOT_FOUND);
    IfFalseRet(hMutex = CreateMutex(NULL, FALSE, DBWIN_MUTEX));
  }
  
  CHandle hEventBufferReady = OpenEvent(EVENT_MODIFY_STATE, FALSE, DBWIN_BUFFER_READY);
  if(!hEventBufferReady)
  {
    IfFalseRet(GetLastError() == ERROR_FILE_NOT_FOUND);
    IfFalseRet(hEventBufferReady = CreateEvent(NULL, FALSE, TRUE, DBWIN_BUFFER_READY));
  }
  
  CHandle hEventDataReady = OpenEvent(EVENT_MODIFY_STATE, FALSE, DBWIN_DATA_READY);
  if(!hEventDataReady)
  {
    IfFalseRet(GetLastError() == ERROR_FILE_NOT_FOUND);
    IfFalseRet(hEventDataReady = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, DBWIN_DATA_READY));
  }

  CHandle hFileMappingBuffer = OpenFileMapping(FILE_MAP_READ, FALSE, DBWIN_BUFFER);
  if(!hFileMappingBuffer)
  {
    IfFalseRet(GetLastError() == ERROR_FILE_NOT_FOUND);
    IfFalseRet(hFileMappingBuffer = CreateFileMapping(
      INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, PAGE_READWRITE,
      0, sizeof(CDBWinBuffer), DBWIN_BUFFER));
  }

  CDBWinBuffer* pDbgBuffer = (CDBWinBuffer*)(MapViewOfFile(
    hFileMappingBuffer, SECTION_MAP_READ, 0, 0, 0));
  IfFalseRet(pDbgBuffer);

  while(g_fContinue)
  {
    if(WaitForSingleObject(hEventDataReady, 100) == WAIT_OBJECT_0)
    {
      printf("%s", pDbgBuffer->abData);
      SetEvent(hEventBufferReady);
    }
  }

  UnmapViewOfFile(pDbgBuffer);

  return dwLastError;

}