C++ 数字和运算符

项目
07/08/2024

本文介绍在 Windows 调试工具中使用 C++ 表达式语法。

调试器接受两种不同类型的数值表达式：C++ 表达式和 Microsoft 宏汇编程序 (MASM) 表达式。这些表达式中的每一个都遵循自己的输入和输出语法规则。

有关何时使用每种语法类型的详细信息，请参阅 Evaluating expressions 和 ? evaluate expression 命令。

C++ 表达式分析器支持所有形式的 C++ 表达式语法。语法包括所有数据类型，包括指针、浮点数和数组，以及所有 C++ 一元运算符和二进制运算符。

调试器中的 Watch 和 Locals 窗口始终使用 C++ 表达式计算器。

在以下示例中，?? evaluate C++ 表达式命令显示指令指针寄存器的值。

0:000> ?? @eip
unsigned int 0x771e1a02

可以使用 C++ sizeof 函数来确定结构的大小。

0:000> ?? (sizeof(_TEB))
unsigned int 0x1000

将表达式计算器设置为 C++

使用 .expr 选择表达式计算器可以查看默认的表达式计算器，并将其更改为 C++。

0:000> .expr
Current expression evaluator: MASM - Microsoft Assembler expressions
0:000> .expr /s c++
Current expression evaluator: C++ - C++ source expressions

更改默认表达式计算器后，可以使用 ? evaluate expression 命令显示 C++ 表达式。以下示例显示指令指针寄存器的值。

0:000> ? @eip
Evaluate expression: 1998461442 = 771e1a02

若要了解有关 @eip 寄存器引用的详细信息，请参阅寄存器语法。

在本例中，十六进制值 0xD 被添加到 eip 寄存器中。

0:000> ? @eip + 0xD
Evaluate expression: 1998461455 = 771e1a0f

C++ 表达式中的寄存器和伪寄存器

可以在 C++ 表达式中使用寄存器和伪寄存器。 @ 符号必须添加在寄存器或伪寄存器之前。

表达式计算器会自动执行正确的强制转换。实际寄存器和整数值伪寄存器被强制转换为 ULONG64。所有地址都强制转换为 PUCHAR，$thread 被强制转换为 ETHREAD*，$proc 被强制转换为 EPROCESS*，$teb 被强制转换为 TEB*，$peb 被强制转换为 PEB*。

此示例显示 TEB。

0:000>  ?? @$teb
struct _TEB * 0x004ec000
   +0x000 NtTib            : _NT_TIB
   +0x01c EnvironmentPointer : (null) 
   +0x020 ClientId         : _CLIENT_ID
   +0x028 ActiveRpcHandle  : (null) 
   +0x02c ThreadLocalStoragePointer : 0x004ec02c Void
   +0x030 ProcessEnvironmentBlock : 0x004e9000 _PEB
   +0x034 LastErrorValue   : 0xbb
   +0x038 CountOfOwnedCriticalSections : 0

不能通过赋值或副作用运算符更改寄存器或伪寄存器。必须使用 r registers 命令更改这些值。

以下示例将伪寄存器设置为值 5，然后显示。

0:000> r $t0 = 5

0:000> ?? @$t0
unsigned int64 5

有关寄存器和伪寄存器的详细信息，请参阅寄存器语法和伪寄存器语法。

C++ 表达式中的数字

C++ 表达式中的数字被解释为十进制数字，除非以其他方式指定。若要指定十六进制整数，请在数字之前添加 0x。若要指定八进制整数，请在数字之前添加 0（零）。

默认调试器基数不会影响输入 C++ 表达式的方式。不能直接输入二进制数，除非在 C++ 表达式中嵌套 MASM 表达式。

支持输入十六进制的 64 位值，格式为 xxxxxxxx`xxxxxxxx。也可以省略重音 (`)。这两种格式都生成相同的值。

可以将 L、U 和 I64 后缀与整数值一起使用。创建的数字的实际大小取决于后缀和输入的数字。有关此解释的详细信息，请参阅 C++ 语言参考。

C++ 表达式计算器的 output 保留 C++ 表达式规则指定的数据类型。但是，如果将此表达式用作命令的参数，则始终会进行强制转换。例如，当整数值用作命令参数中的地址时，不必将它们强制转换为指针。如果表达式的值无法有效强制转换为整数或指针，则会发生语法错误。

对于某些 output，可以使用 0n（十进制）前缀；但是对于 C++ 表达式输入，则不能使用。

C++ 表达式中的字符和字符串

可以通过用单引号 (') 将字符括起来来输入字符。允许使用标准 C++ 转义字符。

以通过用双引号 (") 将字符串文字括起来来输入字符串文字。以在这样的字符串中使用 \" 作为转义序列。但是，字符串对表达式计算器没有意义。

C++ 表达式中的符号

在 C++ 表达式中，每个符号都根据其类型进行解释。根据符号所指的内容，它可能被解释为整数、数据结构、函数指针或任何其他数据类型。如果在 C++ 表达式中使用与 C++ 数据类型不对应的符号（如未修改的模块名称），则会发生语法错误。

只有在符号名称之前添加模块名称和感叹号，才能在符号名称中使用重音符 (`) 或撇号 (')。在模板名称后添加 < 和 > 分隔符时，可以在这些分隔符之间添加空格。

如果符号可能有歧义，可以在符号前添加模块名和感叹号 (!) 或仅添加感叹号。若要指定符号是本地符号，请省略模块名称，并在符号名称之前包括美元符号和感叹号 ($!)。有关符号识别的详细信息，请参阅符号语法和符号匹配。

C++ 表达式中的结构

C++ 表达式计算器将伪寄存器强制转换为其适当的类型。例如，$teb 被强制转换为 TEB*。

0:000> ??  @$teb
struct _TEB * 0x004ec000
   +0x000 NtTib            : _NT_TIB
   +0x01c EnvironmentPointer : (null) 
   +0x020 ClientId         : _CLIENT_ID
   +0x028 ActiveRpcHandle  : (null) 
   +0x02c ThreadLocalStoragePointer : 0x004ec02c Void
   +0x030 ProcessEnvironmentBlock : 0x004e9000 _PEB
   +0x034 LastErrorValue   : 0xbb
   +0x038 CountOfOwnedCriticalSections : 0

以下示例显示 TEB 结构中的进程 ID，显示指向所引用结构成员的指针的使用。

0:000> ??  @$teb->ClientId.UniqueProcess
void * 0x0000059c

C++ 表达式中的运算符

可以使用圆括号代替优先级规则。

如果将 C++ 表达式的一部分括在括号中，并在表达式之前添加两个 at 符号 (@@)，则会根据 MASM 表达式规则来解释该表达式。不能在两个 at 符号和左括号之间添加空格。此表达式的最终值作为 ULONG64 值传递给 C++ 表达式计算器。还可以使用 @@c++( ... ) 或 @@masm( ... ) 指定表达式计算器。

在 C++ 语言中，数据类型的表示与往常一样。表示数组 ([ ])、指针成员 (->)、UDT 成员 (.) 和类成员 (::) 的符号都可以识别。支持所有算术运算符，包括赋值运算符和副作用运算符。但是，不能使用 new、delete 和 throw 运算符，并且实际上无法调用函数。

支持指针运算，偏移量缩放正确。请注意，不能向函数指针添加偏移量。如果必须向函数指针添加偏移量，请先将偏移量强制转换为字符指针。

与 C++ 中一样，如果使用具有无效数据类型的运算符，则会发生语法错误。调试器的 C++ 表达式分析器使用的规则比大多数 C++ 编译器稍微宽松一些，但所有主要规则都是强制执行的。例如，不能移动非整数值。

可以使用以下运算符。每个单元格中的运算符优先于较低单元格中的操作符。同一单元格中的运算符具有相同的优先级，并且从左到右进行分析。

与 C++ 一样，当表达式的值已知时，表达式求值结束。此结尾使你能够有效地使用表达式，例如 ?? myPtr && *myPtr。

引用和类型强制转换

运算符	含义
表达式 // 注释	忽略所有后续文本
Class :: Member	类的成员
Class ::~Member	类的成员（析构函数）
:: Name	全局
结构。字段	结构中的字段
Pointer ->Field	引用结构中的字段
Name [integer]	数组下标
LValue ++	增量（计算后）
LValue --	减量（计算后）
dynamic_cast<type>(Value)	类型强制转换（始终执行）
static_cast<type>(Value)	类型强制转换（始终执行）
reinterpret_cast<type>(Value)	类型强制转换（始终执行）
const_cast<type>(Value)	类型强制转换（始终执行）

值操作

运算符	含义
(type) Value	类型强制转换（始终执行）
sizeof 值	表达式的大小
sizeof( type )	数据类型的大小
++ LValue	增量（计算前）
-- LValue	减量（计算前）
~ 值	位补充
! 值	非（布尔值）
值	一元减
+ 值	一元加
& LValue	数据类型的地址
值	Dereference
结构。指针	指向结构成员的指针
Pointer -> * Pointer	指向所引用结构的成员的指针

算术

运算符	含义
Value Value	乘法
Value / Value	分部
Value % Value	取模
Value + Value	附加内容
Value - Value	减
Value<<Value	按位左移
Value>>Value	按位右移
Value<Value	小于（比较值）
Value<= Value	小于或等于（比较值）
Value>Value	大于（比较值）
Value>= Value	大于或等于（比较值）
Value == Value	等于（比较值）
Value != Value	不等于（比较值）
Value & Value	位与
Value ^ Value	按位 XOR（异或）
Value \| Value	按位“或”
值 && 值	逻辑与
Value \|\| Value	逻辑或

以下示例假设伪寄存器的设置如图所示。

0:000> r $t0 = 0
0:000> r $t1 = 1
0:000> r $t2 = 2

0:000> ?? @$t1 + @$t2
unsigned int64 3
0:000> ?? @$t2/@$t1
unsigned int64 2
0:000> ?? @$t2|@$t1
unsigned int64 3

分配

运算符	含义
LValue = Value	分配
LValue = Value*	相乘并赋值
LValue /= Value	除并赋值
LValue %= Value	取模并赋值
LValue += Value	添加并赋值
LValue -= Value	相减并赋值
LValue<<= Value	向左移动并赋值
LValue>>= Value	向右移动并赋值
LValue &= 值	AND 和赋值
LValue \|= Value	OR 和赋值
LValue ^= Value	XOR 和赋值

计算

运算符	含义
Value ? Value : Value	条件计算
Value , Value	计算所有值，然后丢弃除最右边的值以外的所有值

C++ 表达式中的宏

可以在 C++ 表达式中使用宏。必须在宏之前添加数字符号 (#)。

可使用以下宏。这些宏与同名的 Microsoft Windows 宏具有相同的定义。 Windows 宏在 Winnt.h 中定义。

宏	返回值
#CONTAINING_RECORD(Address, Type, Field)	给定结构的类型和结构中字段的地址，返回结构实例的基址。
#FIELD_OFFSET(Type, Field)	返回已知结构类型中命名字段的字节偏移量。
#RTL_CONTAINS_FIELD(Struct, Size, Field)	指示给定字节大小是否包括所需字段。
#RTL_FIELD_SIZE(Type, Field)	返回已知类型结构中字段的大小，而不需要字段的类型。
#RTL_NUMBER_OF(Array)	返回静态大小数组中的元素数。
#RTL_SIZEOF_THROUGH_FIELD(Type, Field)	返回已知类型的结构的大小，包括指定字段。

此示例显示使用 #FIELD_OFFSET 宏计算结构中字段的字节偏移量。

0:000> ?? #FIELD_OFFSET(_PEB, BeingDebugged)
long 0n2

另请参阅

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