在gdb中打印漂亮的Fortran动态类型

Question

在gdb中打印Fortran可分配多态变量的值非常痛苦.鉴于下面的程序,为了看到它的价值alloc_ext,我必须做以下事情:

(gdb) p alloc_ext
$1 = ( _data = 0x606260, _vptr = 0x400ce0 <__foo_MOD___vtab_foo_My_extended_type> )
(gdb) ptype alloc_ext
type = Type __class_foo_My_base_type_a
PTR TO -> (     Type my_base_type :: _data)
PTR TO -> (     Type __vtype_foo_My_base_type :: _vptr)
End Type __class_foo_My_base_type_a
(gdb) ptype alloc_ext%_data
type = PTR TO -> ( Type my_base_type
character*4 :: base_char
End Type my_base_type )
(gdb) p alloc_ext%_data
$2 = (PTR TO -> ( Type my_base_type )) 0x606260
(gdb) p *(my_extended_type*)(alloc_ext%_data)
$3 = ( my_base_type = ( base_char = 'base' ), extended_char = 'ext ' )

如果派生类型包含,例如,其他多态派生类型的数组,这很快就会变得非常痛苦.我已经尝试过调查python漂亮的打印API,但我似乎仍然无法掌握实际的动态类型,甚至是_vptr地址上的标签,这些信息足以打印出漂亮的东西.

我正在使用gdb 8.0.1和gfortran 7.2.1.

MVCE:

module foo
  implicit none

  type my_base_type
     character(len=4) :: base_char = "base"
  end type my_base_type

  type, extends(my_base_type) :: my_extended_type
     character(len=4) :: extended_char = "ext "
  end type my_extended_type

contains

  subroutine bar(arg)
    class(my_base_type), intent(in) :: arg

    print*, "breakpoint here"
    select type(arg)
    type is (my_base_type)
       print*, "my_base_type ", arg%base_char
    type is (my_extended_type)
       print*, "my_extended_type ", arg%base_char, " ", arg%extended_char
    end select
  end subroutine bar
end module foo

program mvce
  use foo
  implicit none

  type(my_base_type) :: base
  type(my_extended_type) :: ext
  class(my_base_type), allocatable :: alloc_base
  class(my_base_type), allocatable :: alloc_ext

  allocate(alloc_base, source=base)
  allocate(alloc_ext, source=ext)

  call bar(alloc_base)
  call bar(alloc_ext)
end program mvce

Answer 1

我做了一个概念验证，让它变得更好一点： https: //github.com/ZedThree/Fortran-gdb-pp。它并不完美，但它确实演示了一种至少打印动态类型并查看其实际值而不仅仅是 和_data组件的方法_vptr。我已经包含了下面自述文件中的解释。

它是如何工作的？

不幸的是，我们必须解决 gdb python API 的一些限制。首先，gdb 将dynamic_type多态变量的 报告为其基本类型，而不是其实际的动态类型！这意味着我们需要其他方式来获取其动态类型。幸运的是，组件的符号_vptr（至少在 gfortran 7.2 中）包含动态类型，因此我们可以使用它。简而言之，我们执行以下操作：

1. 查找值的符号_vptr
2. 解析符号以获得动态类型
3. 将_data组件转换为指向动态类型的指针并取消引用

对于1.，我们需要获取_vptr符号。我们可以在 gdb 中使用info symbol foo%_vptr. python API 缺少这样的函数，所以我们这样做：

gdb.execute("info symbol {:#x}".format(int(val['_vptr'])))

int(val['_vptr'])获取地址_vptr

接下来，我们需要解析该符号。对于 gfortran 7.2，_vptr符号看起来像：

• __<module name>_MOD___vtab_<module name>_<Dynamic type>对于模块中定义的类型，或者
• __vab_<program name>_<Dynamic type>.nnnn对于程序中定义的类型

模块和程序名称可以包含下划线，但幸运的是类型以大写字母开头，而其他所有内容都是小写字母。

最后，我们需要将_data组件实际打印为动态类型。虽然 python API 确实提供了Value.cast(type)方法，但type参数必须是gdb.Type对象。无论如何，我们可以使用该gdb.lookup_type(name)函数...只不过这不适用于 Fortran 类型。这一次，我们回退到使用 gdb.parse_and_eval：

cast_string = "*({type}*)({address:#x})".format(
    type=real_type, address=int(val['_data']))
real_val = gdb.parse_and_eval(cast_string)

其中real_type是包含动态类型的字符串。这基本上执行*(<dynamic type>)(value%_data)，然后我们可以将结果值传递给一个漂亮的打印机，它只返回 str(val)，即像默认打印机一样。