AOT漫談: 如何調試C# AOT程序
作者：一線碼農聊技術
大家看到命中斷點了也不要高興的太早，VS只適合調試Debug模式發布出來的程序，而實際情況大家更多的是以Release模式發布的，這種模式下用 VS 就不能很好的調試了。
一、背景
1. 講故事
上個月接到了二個C# AOT程序的故障分析，發現如今的C# AOT程序也開始在各個領域開枝散葉了，這是一件非常好的事情，本著對這類程序有一個專業的維修態度，開一個系列好好聊一聊吧，當然我這里是漫談，文章沒有先后順序，先從如何調試開始吧。
二、如何調試AOT程序
1. 一個簡單的例子
現在的VS非常強大，新建模板的時候就有一個 Enable native AOT publish 選項，勾完之后就會自動的在項目的 csproj 中添加配置節 <PublishAot>true</PublishAot> ，截圖如下：
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勾選的好處就是可以在編碼階段就能感知到AOT不允許的東西，方便及時告警，生成完之后參考代碼如下：
static void Main(string[] args)
{
var i = 10;
var j = 20;
var sum = i + j;
Console.WriteLine($"{i}+{j}={sum}");
Console.ReadLine();
}代碼有了之后，可以借助dotnet cli的 publish 命令直接發布成nativeaot程序，這里先使用 Debug 模式，這樣就生成好了一個完整的程序，參考如下：
dotnet publish -r win-x64 -c Debug -o D:\testdump
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當然你也可以帶上 PublishAot=true 參數，即：
dotnet publish -r win-x64 -c Debug /p:PublishAot=true -o D:\testdump
2. 使用VS調試
用 VS調試非常簡單，直接將 ConsoleApp1.exe 拖到 VS 中即可，對，就是拖到VS中，然后在源碼的相應位置下個斷點，接下來在 ConsoleApp1.exe 上右鍵 -> Debug -> Start New Instance 即可啟動調試，截圖如下：
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大家看到命中斷點了也不要高興的太早，VS只適合調試Debug模式發布出來的程序，而實際情況大家更多的是以Release模式發布的，這種模式下用 VS 就不能很好的調試了。
為了驗證，我們簡單的修改一下 Debug 改成 Release 模式，參考如下：
PS D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1> dotnet publish -r win-x64 -c Release -o D:\testdump
正在確定要還原的項目…
所有項目均是最新的，無法還原。
ConsoleApp1 -> D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\bin\Release\net8.0\win-x64\ConsoleApp1.dll
ConsoleApp1 -> D:\testdump\
有可用的工作負載更新。有關詳細信息，請運行 `dotnet workload list`。程序運行以來之后，可以看到那些 i，j，sum 都不見了蹤影，無語了，截圖如下：
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3. WinDbg調試
水到絕境是風景，人到絕境是重生。當你絕望的時候一定要知道有WinDbg這種通殺一切之工具的存在，所以這次我們要祭出 WinDbg。
那用 windbg 如何調試呢？非常簡單，直接對 Main 方法下斷點即可，畢竟AOT程序在 ilc 階段就已經編譯成完整的 機器碼，參考命令如下：
bp ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main這個命令的格式如下：
bp 模塊名!模塊名_命名空間_類名__方法名
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參考匯編代碼如下：
0:000> uf ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 9]:
9 00007ff6`e4836d20 4883ec48 sub rsp,48h
9 00007ff6`e4836d24 0f57e4 xorps xmm4,xmm4
9 00007ff6`e4836d27 0f29642420 movaps xmmword ptr [rsp+20h],xmm4
9 00007ff6`e4836d2c 0f29642430 movaps xmmword ptr [rsp+30h],xmm4
9 00007ff6`e4836d31 33c0 xor eax,eax
9 00007ff6`e4836d33 4889442440 mov qword ptr [rsp+40h],rax
10 00007ff6`e4836d38 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836d3d ba02000000 mov edx,2
10 00007ff6`e4836d42 41b803000000 mov r8d,3
10 00007ff6`e4836d48 e823f10200 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler___ctor (00007ff6`e4865e70)
10 00007ff6`e4836d4d 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836d52 ba0a000000 mov edx,0Ah
10 00007ff6`e4836d57 e8a48e0500 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__AppendFormatted<Int32> (00007ff6`e488fc00)
10 00007ff6`e4836d5c 8b4c2430 mov ecx,dword ptr [rsp+30h]
10 00007ff6`e4836d60 8b542440 mov edx,dword ptr [rsp+40h]
10 00007ff6`e4836d64 3bca cmp ecx,edx
10 00007ff6`e4836d66 0f87c9000000 ja ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x115 (00007ff6`e4836e35) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x4c [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836d6c 488b442438 mov rax,qword ptr [rsp+38h]
10 00007ff6`e4836d71 448bc1 mov r8d,ecx
10 00007ff6`e4836d74 4a8d0440 lea rax,[rax+r8*2]
10 00007ff6`e4836d78 2bd1 sub edx,ecx
10 00007ff6`e4836d7a 83fa01 cmp edx,1
10 00007ff6`e4836d7d 721d jb ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x7c (00007ff6`e4836d9c) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x5f [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836d7f 488d0d4a180600 lea rcx,[ConsoleApp1!_Str___206014A4266C2082B9433011FB2991059F972D570A8B3C976E5B2B8DFCFBFC8D (00007ff6`e48985d0)]
10 00007ff6`e4836d86 4883c10c add rcx,0Ch
10 00007ff6`e4836d8a 0fb711 movzx edx,word ptr [rcx]
10 00007ff6`e4836d8d 668910 mov word ptr [rax],dx
10 00007ff6`e4836d90 8b4c2430 mov ecx,dword ptr [rsp+30h]
10 00007ff6`e4836d94 ffc1 inc ecx
10 00007ff6`e4836d96 894c2430 mov dword ptr [rsp+30h],ecx
10 00007ff6`e4836d9a eb11 jmp ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x8d (00007ff6`e4836dad) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x7c [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836d9c 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836da1 488d1528180600 lea rdx,[ConsoleApp1!_Str___206014A4266C2082B9433011FB2991059F972D570A8B3C976E5B2B8DFCFBFC8D (00007ff6`e48985d0)]
10 00007ff6`e4836da8 e893f20200 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__GrowThenCopyString (00007ff6`e4866040)
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x8d [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836dad 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836db2 ba14000000 mov edx,14h
10 00007ff6`e4836db7 e8448e0500 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__AppendFormatted<Int32> (00007ff6`e488fc00)
10 00007ff6`e4836dbc 8b4c2430 mov ecx,dword ptr [rsp+30h]
10 00007ff6`e4836dc0 8b542440 mov edx,dword ptr [rsp+40h]
10 00007ff6`e4836dc4 3bca cmp ecx,edx
10 00007ff6`e4836dc6 776d ja ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0x115 (00007ff6`e4836e35) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xa8 [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836dc8 488b442438 mov rax,qword ptr [rsp+38h]
10 00007ff6`e4836dcd 448bc1 mov r8d,ecx
10 00007ff6`e4836dd0 4a8d0440 lea rax,[rax+r8*2]
10 00007ff6`e4836dd4 2bd1 sub edx,ecx
10 00007ff6`e4836dd6 83fa01 cmp edx,1
10 00007ff6`e4836dd9 721d jb ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xd8 (00007ff6`e4836df8) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xbb [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836ddb 488d0dee1f0600 lea rcx,[ConsoleApp1!_Str___E7DAC261E841E53EB65AC8C2A0E56544DF49C46D71E8002D7764F92C66C4C868 (00007ff6`e4898dd0)]
10 00007ff6`e4836de2 4883c10c add rcx,0Ch
10 00007ff6`e4836de6 0fb711 movzx edx,word ptr [rcx]
10 00007ff6`e4836de9 668910 mov word ptr [rax],dx
10 00007ff6`e4836dec 8b4c2430 mov ecx,dword ptr [rsp+30h]
10 00007ff6`e4836df0 ffc1 inc ecx
10 00007ff6`e4836df2 894c2430 mov dword ptr [rsp+30h],ecx
10 00007ff6`e4836df6 eb11 jmp ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xe9 (00007ff6`e4836e09) Branch
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xd8 [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836df8 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836dfd 488d15cc1f0600 lea rdx,[ConsoleApp1!_Str___E7DAC261E841E53EB65AC8C2A0E56544DF49C46D71E8002D7764F92C66C4C868 (00007ff6`e4898dd0)]
10 00007ff6`e4836e04 e837f20200 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__GrowThenCopyString (00007ff6`e4866040)
ConsoleApp1!ConsoleApp1_ConsoleApp1_Program__Main+0xe9 [D:\skyfly\18.20241010\src\Example\ConsoleApp1\Program.cs @ 10]:
10 00007ff6`e4836e09 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836e0e ba1e000000 mov edx,1Eh
10 00007ff6`e4836e13 e8e88d0500 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__AppendFormatted<Int32> (00007ff6`e488fc00)
10 00007ff6`e4836e18 488d4c2420 lea rcx,[rsp+20h]
10 00007ff6`e4836e1d e8def00200 call ConsoleApp1!S_P_CoreLib_System_Runtime_CompilerServices_DefaultInterpolatedStringHandler__ToStringAndClear (00007ff6`e4865f00)
10 00007ff6`e4836e22 488bc8 mov rcx,rax
10 00007ff6`e4836e25 e856080000 call ConsoleApp1!System_Console_System_Console__WriteLine_12 (00007ff6`e4837680)
13 00007ff6`e4836e2a e831080000 call ConsoleApp1!System_Console_System_Console__ReadLine (00007ff6`e4837660)
14 00007ff6`e4836e2f 90 nop
14 00007ff6`e4836e30 4883c448 add rsp,48h
14 00007ff6`e4836e34 c3 ret仔細觀察上面的匯編代碼，你會發現 i，j 根本就沒有作為棧變量使用，而是直接放到了寄存器中傳給了 AppendFormatted 方法。
圖片
這里要提醒一點就是 DefaultInterpolatedStringHandler 是 C# 中 string 拼接的一種底層優化實現，所以最后代碼被優化成了 Console.WriteLine($"{10}+{20}={30}"); 這樣的句子，這也是 Release 的威力所在。
當然 WinDbg 的功能不限于此，后面還有更多牛叉的功能，在系列文章后面再展開吧。
三：總結
工欲善其事必先利其器，對未知知識的探索必然需要一個好的工具，希望本篇給大家帶來一些靈感吧。
責任編輯：武曉燕
來源：
一線碼農聊技術
