后端目标层设计

调试器后端目标层是调试器架构中最底层的一层，它直接与被调试进程（tracee）交互，负责执行最基础的控制和数据操作。这一层的主要职责包括：

1. 执行控制

• 进程控制：启动、停止、继续执行被调试进程
• 断点管理：设置、清除、启用、禁用断点
• 单步执行：支持单步执行（step over）、单步进入（step into）、单步跳出（step out）
• 执行状态查询：获取当前执行状态、PC值等

2. 数据访问

• 内存操作：读取和写入进程内存空间
• 寄存器操作：读取和写入CPU寄存器
• 线程操作：获取线程列表、切换当前线程
• 栈操作：读取调用栈信息

3. 原始数据处理

目标层处理的是最原始的二进制数据，它不关心数据的语义和类型。例如：

• 读取内存时返回的是原始字节序列
• 读取寄存器时返回的是原始数值
• 这些原始数据需要传递给符号层进行解析和类型转换

4. 与符号层的协作

目标层与符号层紧密协作：

• 目标层提供原始数据访问能力
• 符号层负责解析DWARF调试信息
• 符号层将原始数据转换为有意义的类型化数据
• 两者配合实现源码级调试功能

5. 平台适配

目标层需要适配不同的操作系统和硬件架构：

• 支持不同的操作系统（Linux、Windows、macOS等）
• 支持不同的CPU架构（x86、ARM等）
• 处理平台特定的调试接口（如ptrace、debugger API等）

类图设计

@startuml

interface Target {
    + Continue() error
    + Step() error
    + StepOver() error
    + StepOut() error
    + Breakpoint() error
    + ReadMemory(addr uint64, size int) ([]byte, error)
    + WriteMemory(addr uint64, data []byte) error
    + ReadRegister(reg string) (uint64, error)
    + WriteRegister(reg string, value uint64) error
    + GetThreads() ([]Thread, error)
    + GetCurrentThread() Thread
}

interface Thread {
    + GetRegisters() (Registers, error)
    + SetRegisters(Registers) error
    + GetStacktrace() ([]StackFrame, error)
    + GetPC() (uint64, error)
    + SetPC(uint64) error
}

interface Registers {
    + Get(reg string) (uint64, error)
    + Set(reg string, value uint64) error
    + GetPC() uint64
    + GetSP() uint64
}

class Process {
    - target Target
    - threads map[int]Thread
    - breakpoints map[uint64]*Breakpoint
    + Continue() error
    + Step() error
    + SetBreakpoint(addr uint64) error
    + ClearBreakpoint(addr uint64) error
}

class Breakpoint {
    - addr uint64
    - enabled bool
    - originalData []byte
    + Enable() error
    + Disable() error
    + IsEnabled() bool
}

class MemoryReader {
    + ReadMemory(addr uint64, size int) ([]byte, error)
    + WriteMemory(addr uint64, data []byte) error
}

Target <|.. Process
Thread <|.. ProcessThread
Registers <|.. ProcessRegisters
Process o-- Target
Process o-- Thread
Process o-- Breakpoint
Process o-- MemoryReader

@enduml

这个类图展示了目标层的主要组件和它们之间的关系：

1. Target 接口定义了目标层需要实现的核心功能
2. Thread 接口定义了线程相关的操作
3. Registers 接口定义了寄存器访问操作
4. Process 类作为主要实现类，管理进程状态和调试操作
5. Breakpoint 类处理断点相关的操作
6. MemoryReader 类处理内存读写操作

这种设计使得目标层能够：

• 提供统一的调试接口
• 支持多平台实现
• 方便扩展新的功能
• 清晰地分离关注点