[NFC][Py Reformat] Reformat python files in llvm
[llvm-project.git] / lldb / docs / use / variable.rst
blob1afe7c28b6b7e9de638a518a3e7a12adff92d18f
1 Variable Formatting
2 ===================
4 .. contents::
5    :local:
7 LLDB has a data formatters subsystem that allows users to define custom display
8 options for their variables.
10 Usually, when you type ``frame variable`` or run some expression LLDB will
11 automatically choose the way to display your results on a per-type basis, as in
12 the following example:
16    (lldb) frame variable
17    (uint8_t) x = 'a'
18    (intptr_t) y = 124752287
20 Note: ``frame variable`` without additional arguments prints the list of
21 variables of the current frame.
23 However, in certain cases, you may want to associate a different style to the
24 display for certain datatypes. To do so, you need to give hints to the debugger
25 as to how variables should be displayed. The LLDB type command allows you to do
26 just that.
28 Using it you can change your visualization to look like this:
32    (lldb) frame variable
33    (uint8_t) x = chr='a' dec=65 hex=0x41
34    (intptr_t) y = 0x76f919f
36 In addition, some data structures can encode their data in a way that is not
37 easily readable to the user, in which case a data formatter can be used to
38 show the data in a human readable way. For example, without a formatter,
39 printing a ``std::deque<int>`` with the elements ``{2, 3, 4, 5, 6}`` would
40 result in something like:
44    (lldb) frame variable a_deque
45    (std::deque<Foo, std::allocator<int> >) $0 = {
46       std::_Deque_base<Foo, std::allocator<int> > = {
47          _M_impl = {
48             _M_map = 0x000000000062ceb0
49             _M_map_size = 8
50             _M_start = {
51                _M_cur = 0x000000000062cf00
52                _M_first = 0x000000000062cf00
53                _M_last = 0x000000000062d2f4
54                _M_node = 0x000000000062cec8
55             }
56             _M_finish = {
57                _M_cur = 0x000000000062d300
58                _M_first = 0x000000000062d300
59                _M_last = 0x000000000062d6f4
60                _M_node = 0x000000000062ced0
61             }
62          }
63       }
64    }
66 which is very hard to make sense of.
68 Note: ``frame variable <var>`` prints out the variable ``<var>`` in the current
69 frame.
71 On the other hand, a proper formatter is able to produce the following output:
75    (lldb) frame variable a_deque
76    (std::deque<Foo, std::allocator<int> >) $0 = size=5 {
77       [0] = 2
78       [1] = 3
79       [2] = 4
80       [3] = 5
81       [4] = 6
82    }
84 which is what the user would expect from a good debugger.
86 Note: you can also use ``v <var>`` instead of ``frame variable <var>``.
88 It's worth mentioning that the ``size=5`` string is produced by a summary
89 provider and the list of children is produced by a synthetic child provider.
90 More information about these providers is available later in this document.
93 There are several features related to data visualization: formats, summaries,
94 filters, synthetic children.
96 To reflect this, the type command has five subcommands:
100    type format
101    type summary
102    type filter
103    type synthetic
104    type category
106 These commands are meant to bind printing options to types. When variables are
107 printed, LLDB will first check if custom printing options have been associated
108 to a variable's type and, if so, use them instead of picking the default
109 choices.
111 Each of the commands (except ``type category``) has four subcommands available:
113 - ``add``: associates a new printing option to one or more types
114 - ``delete``: deletes an existing association
115 - ``list``: provides a listing of all associations
116 - ``clear``: deletes all associations
118 Type Format
119 -----------
121 Type formats enable you to quickly override the default format for displaying
122 primitive types (the usual basic C/C++/ObjC types: int, float, char, ...).
124 If for some reason you want all int variables in your program to print out as
125 hex, you can add a format to the int type.
127 This is done by typing
131    (lldb) type format add --format hex int
133 at the LLDB command line.
135 The ``--format`` (which you can shorten to -f) option accepts a :doc:`format
136 name<formatting>`. Then, you provide one or more types to which you want the
137 new format applied.
139 A frequent scenario is that your program has a typedef for a numeric type that
140 you know represents something that must be printed in a certain way. Again, you
141 can add a format just to that typedef by using type format add with the name
142 alias.
144 But things can quickly get hierarchical. Let's say you have a situation like
145 the following:
149    typedef int A;
150    typedef A B;
151    typedef B C;
152    typedef C D;
154 and you want to show all A's as hex, all C's as byte arrays and leave the
155 defaults untouched for other types (albeit its contrived look, the example is
156 far from unrealistic in large software systems).
158 If you simply type
162    (lldb) type format add -f hex A
163    (lldb) type format add -f uint8_t[] C
165 values of type B will be shown as hex and values of type D as byte arrays, as in:
169    (lldb) frame variable -T
170    (A) a = 0x00000001
171    (B) b = 0x00000002
172    (C) c = {0x03 0x00 0x00 0x00}
173    (D) d = {0x04 0x00 0x00 0x00}
175 This is because by default LLDB cascades formats through typedef chains. In
176 order to avoid that you can use the option -C no to prevent cascading, thus
177 making the two commands required to achieve your goal:
181    (lldb) type format add -C no -f hex A
182    (lldb) type format add -C no -f uint8_t[] C
185 which provides the desired output:
189    (lldb) frame variable -T
190    (A) a = 0x00000001
191    (B) b = 2
192    (C) c = {0x03 0x00 0x00 0x00}
193    (D) d = 4
195 Note, that qualifiers such as const and volatile will be stripped when matching types for example:
199    (lldb) frame var x y z
200    (int) x = 1
201    (const int) y = 2
202    (volatile int) z = 4
203    (lldb) type format add -f hex int
204    (lldb) frame var x y z
205    (int) x = 0x00000001
206    (const int) y = 0x00000002
207    (volatile int) z = 0x00000004
209 Two additional options that you will want to look at are --skip-pointers (-p)
210 and --skip-references (-r). These two options prevent LLDB from applying a
211 format for type T to values of type T* and T& respectively.
215    (lldb) type format add -f float32[] int
216    (lldb) frame variable pointer *pointer -T
217    (int *) pointer = {1.46991e-39 1.4013e-45}
218    (int) *pointer = {1.53302e-42}
219    (lldb) type format add -f float32[] int -p
220    (lldb) frame variable pointer *pointer -T
221    (int *) pointer = 0x0000000100100180
222    (int) *pointer = {1.53302e-42}
224 While they can be applied to pointers and references, formats will make no
225 attempt to dereference the pointer and extract the value before applying the
226 format, which means you are effectively formatting the address stored in the
227 pointer rather than the pointee value. For this reason, you may want to use the
228 -p option when defining formats.
230 If you need to delete a custom format simply type type format delete followed
231 by the name of the type to which the format applies.Even if you defined the
232 same format for multiple types on the same command, type format delete will
233 only remove the format for the type name passed as argument.
235 To delete ALL formats, use ``type format clear``. To see all the formats
236 defined, use type format list.
238 If all you need to do, however, is display one variable in a custom format,
239 while leaving the others of the same type untouched, you can simply type:
243    (lldb) frame variable counter -f hex
245 This has the effect of displaying the value of counter as an hexadecimal
246 number, and will keep showing it this way until you either pick a different
247 format or till you let your program run again.
249 Finally, this is a list of formatting options available out of which you can
250 pick:
252 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
253 | **Format name**                               | **Abbreviation** | **Description**                                                          |
254 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
255 | ``default``                                   |                  | the default LLDB algorithm is used to pick a format                      |
256 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
257 | ``boolean``                                   | B                | show this as a true/false boolean, using the customary rule that 0 is    |
258 |                                               |                  | false and everything else is true                                        |
259 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
260 | ``binary``                                    | b                | show this as a sequence of bits                                          |
261 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
262 | ``bytes``                                     | y                | show the bytes one after the other                                       |
263 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
264 | ``bytes with ASCII``                          | Y                | show the bytes, but try to display them as ASCII characters as well      |
265 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
266 | ``character``                                 | c                | show the bytes as ASCII characters                                       |
267 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
268 | ``printable character``                       | C                | show the bytes as printable ASCII characters                             |
269 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
270 | ``complex float``                             | F                | interpret this value as the real and imaginary part of a complex         |
271 |                                               |                  | floating-point number                                                    |
272 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
273 | ``c-string``                                  | s                | show this as a 0-terminated C string                                     |
274 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
275 | ``decimal``                                   | d                | show this as a signed integer number (this does not perform a cast, it   |
276 |                                               |                  | simply shows the bytes as  an integer with sign)                         |
277 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
278 | ``enumeration``                               | E                | show this as an enumeration, printing the                                |
279 |                                               |                  | value's name if available or the integer value otherwise                 |
280 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
281 | ``hex``                                       | x                | show this as in hexadecimal notation (this does                          |
282 |                                               |                  | not perform a cast, it simply shows the bytes as hex)                    |
283 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
284 | ``float``                                     | f                | show this as a floating-point number (this does not perform a cast, it   |
285 |                                               |                  | simply interprets the bytes as an IEEE754 floating-point value)          |
286 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
287 | ``octal``                                     | o                | show this in octal notation                                              |
288 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
289 | ``OSType``                                    | O                | show this as a MacOS OSType                                              |
290 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
291 | ``unicode16``                                 | U                | show this as UTF-16 characters                                           |
292 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
293 | ``unicode32``                                 |                  | show this as UTF-32 characters                                           |
294 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
295 | ``unsigned decimal``                          | u                | show this as an unsigned integer number (this does not perform a cast,   |
296 |                                               |                  | it simply shows the bytes as unsigned integer)                           |
297 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
298 | ``pointer``                                   | p                | show this as a native pointer (unless this is really a pointer, the      |
299 |                                               |                  | resulting address will probably be invalid)                              |
300 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
301 | ``char[]``                                    |                  | show this as an array of characters                                      |
302 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
303 | ``int8_t[], uint8_t[]``                       |                  | show this as an array of the corresponding integer type                  |
304 | ``int16_t[], uint16_t[]``                     |                  |                                                                          |
305 | ``int32_t[], uint32_t[]``                     |                  |                                                                          |
306 | ``int64_t[], uint64_t[]``                     |                  |                                                                          |
307 | ``uint128_t[]``                               |                  |                                                                          |
308 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
309 | ``float32[], float64[]``                      |                  | show this as an array of the corresponding                               |
310 |                                               |                  |                       floating-point type                                |
311 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
312 | ``complex integer``                           | I                | interpret this value as the real and imaginary part of a complex integer |
313 |                                               |                  | number                                                                   |
314 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
315 | ``character array``                           | a                | show this as a character array                                           |
316 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
317 | ``address``                                   | A                | show this as an address target (symbol/file/line + offset), possibly     |
318 |                                               |                  | also the string this address is pointing to                              |
319 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
320 | ``hex float``                                 |                  | show this as hexadecimal floating point                                  |
321 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
322 | ``instruction``                               | i                | show this as an disassembled opcode                                      |
323 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
324 | ``void``                                      | v                | don't show anything                                                      |
325 +-----------------------------------------------+------------------+--------------------------------------------------------------------------+
327 Type Summary
328 ------------
330 Type formats work by showing a different kind of display for the value of a
331 variable. However, they only work for basic types. When you want to display a
332 class or struct in a custom format, you cannot do that using formats.
334 A different feature, type summaries, works by extracting information from
335 classes, structures, ... (aggregate types) and arranging it in a user-defined
336 format, as in the following example:
338 before adding a summary...
342    (lldb) frame variable -T one
343    (i_am_cool) one = {
344       (int) x = 3
345       (float) y = 3.14159
346       (char) z = 'E'
347    }
349 after adding a summary...
353    (lldb) frame variable one
354    (i_am_cool) one = int = 3, float = 3.14159, char = 69
356 There are two ways to use type summaries: the first one is to bind a summary
357 string to the type; the second is to write a Python script that returns the
358 string to be used as summary. Both options are enabled by the type summary add
359 command.
361 The command to obtain the output shown in the example is:
365 (lldb) type summary add --summary-string "int = ${var.x}, float = ${var.y}, char = ${var.z%u}" i_am_cool
367 Initially, we will focus on summary strings, and then describe the Python
368 binding mechanism.
370 Summary Strings
371 ---------------
373 Summary strings are written using a simple control language, exemplified by the
374 snippet above. A summary string contains a sequence of tokens that are
375 processed by LLDB to generate the summary.
377 Summary strings can contain plain text, control characters and special
378 variables that have access to information about the current object and the
379 overall program state.
381 Plain text is any sequence of characters that doesn't contain a ``{``, ``}``, ``$``,
382 or ``\`` character, which are the syntax control characters.
384 The special variables are found in between a "${" prefix, and end with a "}"
385 suffix. Variables can be a simple name or they can refer to complex objects
386 that have subitems themselves. In other words, a variable looks like
387 ``${object}`` or ``${object.child.otherchild}``. A variable can also be
388 prefixed or suffixed with other symbols meant to change the way its value is
389 handled. An example is ``${*var.int_pointer[0-3]}``.
391 Basically, the syntax is the same one described Frame and Thread Formatting
392 plus additional symbols specific for summary strings. The main of them is
393 ${var, which is used refer to the variable that a summary is being created for.
395 The simplest thing you can do is grab a member variable of a class or structure
396 by typing its expression path. In the previous example, the expression path for
397 the field float y is simply .y. Thus, to ask the summary string to display y
398 you would type ${var.y}.
400 If you have code like the following:
404    struct A {
405       int x;
406       int y;
407    };
408    struct B {
409       A x;
410       A y;
411       int *z;
412    };
414 the expression path for the y member of the x member of an object of type B
415 would be .x.y and you would type ``${var.x.y}`` to display it in a summary
416 string for type B.
418 By default, a summary defined for type T, also works for types T* and T& (you
419 can disable this behavior if desired). For this reason, expression paths do not
420 differentiate between . and ->, and the above expression path .x.y would be
421 just as good if you were displaying a B*, or even if the actual definition of B
422 were:
426    struct B {
427       A *x;
428       A y;
429       int *z;
430    };
432 This is unlike the behavior of frame variable which, on the contrary, will
433 enforce the distinction. As hinted above, the rationale for this choice is that
434 waiving this distinction enables you to write a summary string once for type T
435 and use it for both T and T* instances. As a summary string is mostly about
436 extracting nested members' information, a pointer to an object is just as good
437 as the object itself for the purpose.
439 If you need to access the value of the integer pointed to by B::z, you cannot
440 simply say ${var.z} because that symbol refers to the pointer z. In order to
441 dereference it and get the pointed value, you should say ``${*var.z}``. The
442 ``${*var`` tells LLDB to get the object that the expression paths leads to, and
443 then dereference it. In this example is it equivalent to ``*(bObject.z)`` in
444 C/C++ syntax. Because ``.`` and ``->`` operators can both be used, there is no
445 need to have dereferences in the middle of an expression path (e.g. you do not
446 need to type ``${*(var.x).x}``) to read A::x as contained in ``*(B::x)``. To
447 achieve that effect you can simply write ``${var.x->x}``, or even
448 ``${var.x.x}``. The ``*`` operator only binds to the result of the whole
449 expression path, rather than piecewise, and there is no way to use parentheses
450 to change that behavior.
452 Of course, a summary string can contain more than one ${var specifier, and can
453 use ``${var`` and ``${*var`` specifiers together.
455 Formatting Summary Elements
456 ---------------------------
458 An expression path can include formatting codes. Much like the type formats
459 discussed previously, you can also customize the way variables are displayed in
460 summary strings, regardless of the format they have applied to their types. To
461 do that, you can use %format inside an expression path, as in ${var.x->x%u},
462 which would display the value of x as an unsigned integer.
464 You can also use some other special format markers, not available for formats
465 themselves, but which carry a special meaning when used in this context:
467 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
468 | **Symbol** | **Description**                                                          |
469 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
470 | ``Symbol`` | ``Description``                                                          |
471 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
472 | ``%S``     | Use this object's summary (the default for aggregate types)              |
473 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
474 | ``%V``     | Use this object's value (the default for non-aggregate types)            |
475 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
476 | ``%@``     | Use a language-runtime specific description (for C++ this does nothing,  |
477 |            |                     for Objective-C it calls the NSPrintForDebugger API) |
478 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
479 | ``%L``     | Use this object's location (memory address, register name, ...)          |
480 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
481 | ``%#``     | Use the count of the children of this object                             |
482 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
483 | ``%T``     | Use this object's datatype name                                          |
484 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
485 | ``%N``     | Print the variable's basename                                            |
486 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
487 | ``%>``     | Print the expression path for this item                                  |
488 +------------+--------------------------------------------------------------------------+
490 Since lldb 3.7.0, you can also specify ``${script.var:pythonFuncName}``.
492 It is expected that the function name you use specifies a function whose
493 signature is the same as a Python summary function. The return string from the
494 function will be placed verbatim in the output.
496 You cannot use element access, or formatting symbols, in combination with this
497 syntax. For example the following:
501    ${script.var.element[0]:myFunctionName%@}
503 is not valid and will cause the summary to fail to evaluate.
506 Element Inlining
507 ----------------
509 Option --inline-children (-c) to type summary add tells LLDB not to look for a summary string, but instead to just print a listing of all the object's children on one line.
511 As an example, given a type pair:
515    (lldb) frame variable --show-types a_pair
516    (pair) a_pair = {
517       (int) first = 1;
518       (int) second = 2;
519    }
521 If one types the following commands:
525    (lldb) type summary add --inline-children pair
527 the output becomes:
531    (lldb) frame variable a_pair
532    (pair) a_pair = (first=1, second=2)
535 Of course, one can obtain the same effect by typing
539    (lldb) type summary add pair --summary-string "(first=${var.first}, second=${var.second})"
541 While the final result is the same, using --inline-children can often save
542 time. If one does not need to see the names of the variables, but just their
543 values, the option --omit-names (-O, uppercase letter o), can be combined with
544 --inline-children to obtain:
548    (lldb) frame variable a_pair
549    (pair) a_pair = (1, 2)
551 which is of course the same as typing
555    (lldb) type summary add pair --summary-string "(${var.first}, ${var.second})"
557 Bitfields And Array Syntax
558 --------------------------
560 Sometimes, a basic type's value actually represents several different values
561 packed together in a bitfield.
563 With the classical view, there is no way to look at them. Hexadecimal display
564 can help, but if the bits actually span nibble boundaries, the help is limited.
566 Binary view would show it all without ambiguity, but is often too detailed and
567 hard to read for real-life scenarios.
569 To cope with the issue, LLDB supports native bitfield formatting in summary
570 strings. If your expression paths leads to a so-called scalar type (the usual
571 int, float, char, double, short, long, long long, double, long double and
572 unsigned variants), you can ask LLDB to only grab some bits out of the value
573 and display them in any format you like. If you only need one bit you can use
574 the [n], just like indexing an array. To extract multiple bits, you can use a
575 slice-like syntax: [n-m], e.g.
579    (lldb) frame variable float_point
580    (float) float_point = -3.14159
584    (lldb) type summary add --summary-string "Sign: ${var[31]%B} Exponent: ${var[30-23]%x} Mantissa: ${var[0-22]%u}" float
585    (lldb) frame variable float_point
586    (float) float_point = -3.14159 Sign: true Exponent: 0x00000080 Mantissa: 4788184
588 In this example, LLDB shows the internal representation of a float variable by
589 extracting bitfields out of a float object.
591 When typing a range, the extremes n and m are always included, and the order of
592 the indices is irrelevant.
594 LLDB also allows to use a similar syntax to display array members inside a summary string. For instance, you may want to display all arrays of a given type using a more compact notation than the default, and then just delve into individual array members that prove interesting to your debugging task. You can tell LLDB to format arrays in special ways, possibly independent of the way the array members' datatype is formatted.
595 e.g.
599    (lldb) frame variable sarray
600    (Simple [3]) sarray = {
601       [0] = {
602          x = 1
603          y = 2
604          z = '\x03'
605       }
606       [1] = {
607          x = 4
608          y = 5
609          z = '\x06'
610       }
611       [2] = {
612          x = 7
613          y = 8
614          z = '\t'
615       }
616    }
618    (lldb) type summary add --summary-string "${var[].x}" "Simple [3]"
620    (lldb) frame variable sarray
621    (Simple [3]) sarray = [1,4,7]
623 The [] symbol amounts to: if var is an array and I know its size, apply this summary string to every element of the array. Here, we are asking LLDB to display .x for every element of the array, and in fact this is what happens. If you find some of those integers anomalous, you can then inspect that one item in greater detail, without the array format getting in the way:
627    (lldb) frame variable sarray[1]
628    (Simple) sarray[1] = {
629       x = 4
630       y = 5
631       z = '\x06'
632    }
634 You can also ask LLDB to only print a subset of the array range by using the
635 same syntax used to extract bit for bitfields:
639    (lldb) type summary add --summary-string "${var[1-2].x}" "Simple [3]"
641    (lldb) frame variable sarray
642    (Simple [3]) sarray = [4,7]
644 If you are dealing with a pointer that you know is an array, you can use this
645 syntax to display the elements contained in the pointed array instead of just
646 the pointer value. However, because pointers have no notion of their size, the
647 empty brackets [] operator does not work, and you must explicitly provide
648 higher and lower bounds.
650 In general, LLDB needs the square brackets ``operator []`` in order to handle
651 arrays and pointers correctly, and for pointers it also needs a range. However,
652 a few special cases are defined to make your life easier:
654 you can print a 0-terminated string (C-string) using the %s format, omitting
655 square brackets, as in:
659    (lldb) type summary add --summary-string "${var%s}" "char *"
661 This syntax works for char* as well as for char[] because LLDB can rely on the
662 final \0 terminator to know when the string has ended.
664 LLDB has default summary strings for char* and char[] that use this special
665 case. On debugger startup, the following are defined automatically:
669    (lldb) type summary add --summary-string "${var%s}" "char *"
670    (lldb) type summary add --summary-string "${var%s}" -x "char \[[0-9]+]"
672 any of the array formats (int8_t[], float32{}, ...), and the y, Y and a formats
673 work to print an array of a non-aggregate type, even if square brackets are
674 omitted.
678    (lldb) type summary add --summary-string "${var%int32_t[]}" "int [10]"
680 This feature, however, is not enabled for pointers because there is no way for
681 LLDB to detect the end of the pointed data.
683 This also does not work for other formats (e.g. boolean), and you must specify
684 the square brackets operator to get the expected output.
686 Python Scripting
687 ----------------
689 Most of the times, summary strings prove good enough for the job of summarizing
690 the contents of a variable. However, as soon as you need to do more than
691 picking some values and rearranging them for display, summary strings stop
692 being an effective tool. This is because summary strings lack the power to
693 actually perform any kind of computation on the value of variables.
695 To solve this issue, you can bind some Python scripting code as a summary for
696 your datatype, and that script has the ability to both extract children
697 variables as the summary strings do and to perform active computation on the
698 extracted values. As a small example, let's say we have a Rectangle class:
703    class Rectangle
704    {
705    private:
706       int height;
707       int width;
708    public:
709       Rectangle() : height(3), width(5) {}
710       Rectangle(int H) : height(H), width(H*2-1) {}
711       Rectangle(int H, int W) : height(H), width(W) {}
712       int GetHeight() { return height; }
713       int GetWidth() { return width; }
714    };
716 Summary strings are effective to reduce the screen real estate used by the
717 default viewing mode, but are not effective if we want to display the area and
718 perimeter of Rectangle objects
720 To obtain this, we can simply attach a small Python script to the Rectangle
721 class, as shown in this example:
725    (lldb) type summary add -P Rectangle
726    Enter your Python command(s). Type 'DONE' to end.
727    def function (valobj,internal_dict,options):
728       height_val = valobj.GetChildMemberWithName('height')
729       width_val = valobj.GetChildMemberWithName('width')
730       height = height_val.GetValueAsUnsigned(0)
731       width = width_val.GetValueAsUnsigned(0)
732       area = height*width
733       perimeter = 2*(height + width)
734       return 'Area: ' + str(area) + ', Perimeter: ' + str(perimeter)
735       DONE
736    (lldb) frame variable
737    (Rectangle) r1 = Area: 20, Perimeter: 18
738    (Rectangle) r2 = Area: 72, Perimeter: 36
739    (Rectangle) r3 = Area: 16, Perimeter: 16
741 In order to write effective summary scripts, you need to know the LLDB public
742 API, which is the way Python code can access the LLDB object model. For further
743 details on the API you should look at the LLDB API reference documentation.
746 As a brief introduction, your script is encapsulated into a function that is
747 passed two parameters: ``valobj`` and ``internal_dict``.
749 ``internal_dict`` is an internal support parameter used by LLDB and you should
750 not touch it.
752 ``valobj`` is the object encapsulating the actual variable being displayed, and
753 its type is `SBValue`. Out of the many possible operations on an `SBValue`, the
754 basic one is retrieve the children objects it contains (essentially, the fields
755 of the object wrapped by it), by calling ``GetChildMemberWithName()``, passing
756 it the child's name as a string.
758 If the variable has a value, you can ask for it, and return it as a string
759 using ``GetValue()``, or as a signed/unsigned number using
760 ``GetValueAsSigned()``, ``GetValueAsUnsigned()``. It is also possible to
761 retrieve an `SBData` object by calling ``GetData()`` and then read the object's
762 contents out of the `SBData`.
764 If you need to delve into several levels of hierarchy, as you can do with
765 summary strings, you can use the method ``GetValueForExpressionPath()``,
766 passing it an expression path just like those you could use for summary strings
767 (one of the differences is that dereferencing a pointer does not occur by
768 prefixing the path with a ``*```, but by calling the ``Dereference()`` method
769 on the returned `SBValue`). If you need to access array slices, you cannot do
770 that (yet) via this method call, and you must use ``GetChildAtIndex()``
771 querying it for the array items one by one. Also, handling custom formats is
772 something you have to deal with on your own.
774 ``options`` Python summary formatters can optionally define this
775 third argument, which is an object of type ``lldb.SBTypeSummaryOptions``,
776 allowing for a few customizations of the result. The decision to
777 adopt or not this third argument - and the meaning of options
778 thereof - is up to the individual formatter's writer.
780 Other than interactively typing a Python script there are two other ways for
781 you to input a Python script as a summary:
783 - using the --python-script option to type summary add and typing the script
784   code as an option argument; as in:
788    (lldb) type summary add --python-script "height = valobj.GetChildMemberWithName('height').GetValueAsUnsigned(0);width = valobj.GetChildMemberWithName('width').GetValueAsUnsigned(0); return 'Area: %d' % (height*width)" Rectangle
791 - using the --python-function (-F) option to type summary add and giving the
792   name of a Python function with the correct prototype. Most probably, you will
793   define (or have already defined) the function in the interactive interpreter,
794   or somehow loaded it from a file, using the command script import command.
795   LLDB will emit a warning if it is unable to find the function you passed, but
796   will still register the binding.
798 Regular Expression Typenames
799 ----------------------------
801 As you noticed, in order to associate the custom summary string to the array
802 types, one must give the array size as part of the typename. This can long
803 become tiresome when using arrays of different sizes, Simple [3], Simple [9],
804 Simple [12], ...
806 If you use the -x option, type names are treated as regular expressions instead
807 of type names. This would let you rephrase the above example for arrays of type
808 Simple [3] as:
812    (lldb) type summary add --summary-string "${var[].x}" -x "Simple \[[0-9]+\]"
813    (lldb) frame variable
814    (Simple [3]) sarray = [1,4,7]
815    (Simple [2]) sother = [3,6]
817 The above scenario works for Simple [3] as well as for any other array of
818 Simple objects.
820 While this feature is mostly useful for arrays, you could also use regular
821 expressions to catch other type sets grouped by name. However, as regular
822 expression matching is slower than normal name matching, LLDB will first try to
823 match by name in any way it can, and only when this fails, will it resort to
824 regular expression matching.
826 One of the ways LLDB uses this feature internally, is to match the names of STL
827 container classes, regardless of the template arguments provided. The details
828 for this are found at FormatManager.cpp
830 The regular expression language used by LLDB is the POSIX extended language, as
831 defined by the Single UNIX Specification, of which macOS is a compliant
832 implementation.
834 Names Summaries
835 ---------------
837 For a given type, there may be different meaningful summary representations.
838 However, currently, only one summary can be associated to a type at each
839 moment. If you need to temporarily override the association for a variable,
840 without changing the summary string for to its type, you can use named
841 summaries.
843 Named summaries work by attaching a name to a summary when creating it. Then,
844 when there is a need to attach the summary to a variable, the frame variable
845 command, supports a --summary option that tells LLDB to use the named summary
846 given instead of the default one.
850    (lldb) type summary add --summary-string "x=${var.integer}" --name NamedSummary
851    (lldb) frame variable one
852    (i_am_cool) one = int = 3, float = 3.14159, char = 69
853    (lldb) frame variable one --summary NamedSummary
854    (i_am_cool) one = x=3
856 When defining a named summary, binding it to one or more types becomes
857 optional. Even if you bind the named summary to a type, and later change the
858 summary string for that type, the named summary will not be changed by that.
859 You can delete named summaries by using the type summary delete command, as if
860 the summary name was the datatype that the summary is applied to
862 A summary attached to a variable using the --summary option, has the same
863 semantics that a custom format attached using the -f option has: it stays
864 attached till you attach a new one, or till you let your program run again.
866 Synthetic Children
867 ------------------
869 Summaries work well when one is able to navigate through an expression path. In
870 order for LLDB to do so, appropriate debugging information must be available.
872 Some types are opaque, i.e. no knowledge of their internals is provided. When
873 that's the case, expression paths do not work correctly.
875 In other cases, the internals are available to use in expression paths, but
876 they do not provide a user-friendly representation of the object's value.
878 For instance, consider an STL vector, as implemented by the GNU C++ Library:
882    (lldb) frame variable numbers -T
883    (std::vector<int>) numbers = {
884       (std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >) std::_Vector_base<int, std::allocator<int> > = {
885          (std::_Vector_base<int, std::allocator&tl;int> >::_Vector_impl) _M_impl = {
886                (int *) _M_start = 0x00000001001008a0
887                (int *) _M_finish = 0x00000001001008a8
888                (int *) _M_end_of_storage = 0x00000001001008a8
889          }
890       }
891    }
893 Here, you can see how the type is implemented, and you can write a summary for
894 that implementation but that is not going to help you infer what items are
895 actually stored in the vector.
897 What you would like to see is probably something like:
901    (lldb) frame variable numbers -T
902    (std::vector<int>) numbers = {
903       (int) [0] = 1
904       (int) [1] = 12
905       (int) [2] = 123
906       (int) [3] = 1234
907    }
909 Synthetic children are a way to get that result.
911 The feature is based upon the idea of providing a new set of children for a
912 variable that replaces the ones available by default through the debug
913 information. In the example, we can use synthetic children to provide the
914 vector items as children for the std::vector object.
916 In order to create synthetic children, you need to provide a Python class that
917 adheres to a given interface (the word is italicized because Python has no
918 explicit notion of interface, by that word we mean a given set of methods must
919 be implemented by the Python class):
921 .. code-block:: python
923    class SyntheticChildrenProvider:
924       def __init__(self, valobj, internal_dict):
925          this call should initialize the Python object using valobj as the variable to provide synthetic children for
926       def num_children(self):
927          this call should return the number of children that you want your object to have
928       def get_child_index(self,name):
929          this call should return the index of the synthetic child whose name is given as argument
930       def get_child_at_index(self,index):
931          this call should return a new LLDB SBValue object representing the child at the index given as argument
932       def update(self):
933          this call should be used to update the internal state of this Python object whenever the state of the variables in LLDB changes.[1]
934          Also, this method is invoked before any other method in the interface.
935       def has_children(self):
936          this call should return True if this object might have children, and False if this object can be guaranteed not to have children.[2]
937       def get_value(self):
938          this call can return an SBValue to be presented as the value of the synthetic value under consideration.[3]
940 As a warning, exceptions that are thrown by python formatters are caught
941 silently by LLDB and should be handled appropriately by the formatter itself.
942 Being more specific, in case of exceptions, LLDB might assume that the given
943 object has no children or it might skip printing some children, as they are
944 printed one by one.
946 [1] This method is optional. Also, a boolean value must be returned (since lldb
947 3.1.0). If ``False`` is returned, then whenever the process reaches a new stop,
948 this method will be invoked again to generate an updated list of the children
949 for a given variable. Otherwise, if ``True`` is returned, then the value is
950 cached and this method won't be called again, effectively freezing the state of
951 the value in subsequent stops. Beware that returning ``True`` incorrectly could
952 show misleading information to the user.
954 [2] This method is optional (since lldb 3.2.0). While implementing it in terms
955 of num_children is acceptable, implementors are encouraged to look for
956 optimized coding alternatives whenever reasonable.
958 [3] This method is optional (since lldb 3.5.2). The `SBValue` you return here
959 will most likely be a numeric type (int, float, ...) as its value bytes will be
960 used as-if they were the value of the root `SBValue` proper.  As a shortcut for
961 this, you can inherit from lldb.SBSyntheticValueProvider, and just define
962 get_value as other methods are defaulted in the superclass as returning default
963 no-children responses.
965 If a synthetic child provider supplies a special child named
966 ``$$dereference$$`` then it will be used when evaluating ``operator *`` and
967 ``operator ->`` in the frame variable command and related SB API
968 functions. It is possible to declare this synthetic child without
969 including it in the range of children displayed by LLDB. For example,
970 this subset of a synthetic children provider class would allow the
971 synthetic value to be dereferenced without actually showing any
972 synthtic children in the UI:
974 .. code-block:: python
976       class SyntheticChildrenProvider:
977           [...]
978           def num_children(self):
979               return 0
980           def get_child_index(self, name):
981               if name == '$$dereference$$':
982                   return 0
983               return -1
984           def get_child_at_index(self, index):
985               if index == 0:
986                   return <valobj resulting from dereference>
987               return None
990 For examples of how synthetic children are created, you are encouraged to look
991 at examples/synthetic in the LLDB trunk. Please, be aware that the code in
992 those files (except bitfield/) is legacy code and is not maintained. You may
993 especially want to begin looking at this example to get a feel for this
994 feature, as it is a very easy and well commented example.
996 The design pattern consistently used in synthetic providers shipping with LLDB
997 is to use the __init__ to store the `SBValue` instance as a part of self. The
998 update function is then used to perform the actual initialization. Once a
999 synthetic children provider is written, one must load it into LLDB before it
1000 can be used. Currently, one can use the LLDB script command to type Python code
1001 interactively, or use the command script import fileName command to load Python
1002 code from a Python module (ordinary rules apply to importing modules this way).
1003 A third option is to type the code for the provider class interactively while
1004 adding it.
1006 For example, let's pretend we have a class Foo for which a synthetic children
1007 provider class Foo_Provider is available, in a Python module contained in file
1008 ~/Foo_Tools.py. The following interaction sets Foo_Provider as a synthetic
1009 children provider in LLDB:
1013    (lldb) command script import ~/Foo_Tools.py
1014    (lldb) type synthetic add Foo --python-class Foo_Tools.Foo_Provider
1015    (lldb) frame variable a_foo
1016    (Foo) a_foo = {
1017       x = 1
1018       y = "Hello world"
1019    }
1021 LLDB has synthetic children providers for a core subset of STL classes, both in
1022 the version provided by libstdcpp and by libcxx, as well as for several
1023 Foundation classes.
1025 Synthetic children extend summary strings by enabling a new special variable:
1026 ``${svar``.
1028 This symbol tells LLDB to refer expression paths to the synthetic children
1029 instead of the real ones. For instance,
1033    (lldb) type summary add --expand -x "std::vector<" --summary-string "${svar%#} items"
1034    (lldb) frame variable numbers
1035    (std::vector<int>) numbers = 4 items {
1036       (int) [0] = 1
1037       (int) [1] = 12
1038       (int) [2] = 123
1039       (int) [3] = 1234
1040    }
1042 It's important to mention that LLDB invokes the synthetic child provider before
1043 invoking the summary string provider, which allows the latter to have access to
1044 the actual displayable children. This applies to both inlined summary strings
1045 and python-based summary providers.
1048 As a warning, when programmatically accessing the children or children count of
1049 a variable that has a synthetic child provider, notice that LLDB hides the
1050 actual raw children. For example, suppose we have a ``std::vector``, which has
1051 an actual in-memory property ``__begin`` marking the beginning of its data.
1052 After the synthetic child provider is executed, the ``std::vector`` variable
1053 won't show ``__begin`` as child anymore, even through the SB API. It will have
1054 instead the children calculated by the provider. In case the actual raw
1055 children are needed, a call to ``value.GetNonSyntheticValue()`` is enough to
1056 get a raw version of the value. It is import to remember this when implementing
1057 summary string providers, as they run after the synthetic child provider.
1060 In some cases, if LLDB is unable to use the real object to get a child
1061 specified in an expression path, it will automatically refer to the synthetic
1062 children. While in summaries it is best to always use ${svar to make your
1063 intentions clearer, interactive debugging can benefit from this behavior, as
1068    (lldb) frame variable numbers[0] numbers[1]
1069    (int) numbers[0] = 1
1070    (int) numbers[1] = 12
1072 Unlike many other visualization features, however, the access to synthetic
1073 children only works when using frame variable, and is not supported in
1074 expression:
1078    (lldb) expression numbers[0]
1079    Error [IRForTarget]: Call to a function '_ZNSt33vector<int, std::allocator<int> >ixEm' that is not present in the target
1080    error: Couldn't convert the expression to DWARF
1082 The reason for this is that classes might have an overloaded ``operator []``,
1083 or other special provisions and the expression command chooses to ignore
1084 synthetic children in the interest of equivalency with code you asked to have
1085 compiled from source.
1087 Filters
1088 -------
1090 Filters are a solution to the display of complex classes. At times, classes
1091 have many member variables but not all of these are actually necessary for the
1092 user to see.
1094 A filter will solve this issue by only letting the user see those member
1095 variables they care about. Of course, the equivalent of a filter can be
1096 implemented easily using synthetic children, but a filter lets you get the job
1097 done without having to write Python code.
1099 For instance, if your class Foobar has member variables named A thru Z, but you
1100 only need to see the ones named B, H and Q, you can define a filter:
1104    (lldb) type filter add Foobar --child B --child H --child Q
1105    (lldb) frame variable a_foobar
1106    (Foobar) a_foobar = {
1107       (int) B = 1
1108       (char) H = 'H'
1109       (std::string) Q = "Hello world"
1110    }
1112 Callback-based type matching
1113 ----------------------------
1115 Even though regular expression matching works well for the vast majority of data
1116 formatters (you normally know the name of the type you're writing a formatter
1117 for), there are some cases where it's useful to look at the type before deciding
1118 what formatter to apply.
1120 As an example scenario, imagine we have a code generator that produces some
1121 classes that inherit from a common ``GeneratedObject`` class, and we have a
1122 summary function and a synthetic child provider that work for all
1123 ``GeneratedObject`` instances (they all follow the same pattern). However, there
1124 is no common pattern in the name of these classes, so we can't register the
1125 formatter neither by name nor by regular expression.
1127 In that case, you can write a recognizer function like this:
1131    def is_generated_object(sbtype, internal_dict):
1132      for base in sbtype.get_bases_array():
1133        if base.GetName() == "GeneratedObject"
1134          return True
1135      return False
1137 And pass this function to ``type summary add`` and ``type synthetic add`` using
1138 the flag ``--recognizer-function``.
1142    (lldb) type summary add --expand --python-function my_summary_function --recognizer-function is_generated_object
1143    (lldb) type synthetic add --python-class my_child_provider --recognizer-function is_generated_object
1145 Objective-C Dynamic Type Discovery
1146 ----------------------------------
1148 When doing Objective-C development, you may notice that some of your variables
1149 come out as of type id (for instance, items extracted from NSArray). By
1150 default, LLDB will not show you the real type of the object. it can actually
1151 dynamically discover the type of an Objective-C variable, much like the runtime
1152 itself does when invoking a selector. In order to be shown the result of that
1153 discovery that, however, a special option to frame variable or expression is
1154 required: ``--dynamic-type``.
1157 ``--dynamic-type`` can have one of three values:
1159 - ``no-dynamic-values``: the default, prevents dynamic type discovery
1160 - ``no-run-target``: enables dynamic type discovery as long as running code on
1161   the target is not required
1162 - ``run-target``: enables code execution on the target in order to perform
1163   dynamic type discovery
1165 If you specify a value of either no-run-target or run-target, LLDB will detect
1166 the dynamic type of your variables and show the appropriate formatters for
1167 them. As an example:
1171    (lldb) expr @"Hello"
1172    (NSString *) $0 = 0x00000001048000b0 @"Hello"
1173    (lldb) expr -d no-run @"Hello"
1174    (__NSCFString *) $1 = 0x00000001048000b0 @"Hello"
1176 Because LLDB uses a detection algorithm that does not need to invoke any
1177 functions on the target process, no-run-target is enough for this to work.
1179 As a side note, the summary for NSString shown in the example is built right
1180 into LLDB. It was initially implemented through Python (the code is still
1181 available for reference at CFString.py). However, this is out of sync with the
1182 current implementation of the NSString formatter (which is a C++ function
1183 compiled into the LLDB core).
1185 Categories
1186 ----------
1188 Categories are a way to group related formatters. For instance, LLDB itself
1189 groups the formatters for the libstdc++ types in a category named
1190 gnu-libstdc++. Basically, categories act like containers in which to store
1191 formatters for a same library or OS release.
1193 By default, several categories are created in LLDB:
1195 - default: this is the category where every formatter ends up, unless another category is specified
1196 - objc: formatters for basic and common Objective-C types that do not specifically depend on macOS
1197 - gnu-libstdc++: formatters for std::string, std::vector, std::list and std::map as implemented by libstdcpp
1198 - libcxx: formatters for std::string, std::vector, std::list and std::map as implemented by libcxx
1199 - system: truly basic types for which a formatter is required
1200 - AppKit: Cocoa classes
1201 - CoreFoundation: CF classes
1202 - CoreGraphics: CG classes
1203 - CoreServices: CS classes
1204 - VectorTypes: compact display for several vector types
1206 If you want to use a custom category for your formatters, all the type ... add
1207 provide a --category (-w) option, that names the category to add the formatter
1208 to. To delete the formatter, you then have to specify the correct category.
1210 Categories can be in one of two states: enabled and disabled. A category is
1211 initially disabled, and can be enabled using the type category enable command.
1212 To disable an enabled category, the command to use is type category disable.
1214 The order in which categories are enabled or disabled is significant, in that
1215 LLDB uses that order when looking for formatters. Therefore, when you enable a
1216 category, it becomes the second one to be searched (after default, which always
1217 stays on top of the list). The default categories are enabled in such a way
1218 that the search order is:
1220 - default
1221 - objc
1222 - CoreFoundation
1223 - AppKit
1224 - CoreServices
1225 - CoreGraphics
1226 - gnu-libstdc++
1227 - libcxx
1228 - VectorTypes
1229 - system
1231 As said, gnu-libstdc++ and libcxx contain formatters for C++ STL data types.
1232 system contains formatters for char* and char[], which reflect the behavior of
1233 older versions of LLDB which had built-in formatters for these types. Because
1234 now these are formatters, you can even replace them with your own if so you
1235 wish.
1237 There is no special command to create a category. When you place a formatter in
1238 a category, if that category does not exist, it is automatically created. For
1239 instance,
1243    (lldb) type summary add Foobar --summary-string "a foobar" --category newcategory
1245 automatically creates a (disabled) category named newcategory.
1247 Another way to create a new (empty) category, is to enable it, as in:
1251    (lldb) type category enable newcategory
1253 However, in this case LLDB warns you that enabling an empty category has no
1254 effect. If you add formatters to the category after enabling it, they will be
1255 honored. But an empty category per se does not change the way any type is
1256 displayed. The reason the debugger warns you is that enabling an empty category
1257 might be a typo, and you effectively wanted to enable a similarly-named but
1258 not-empty category.
1260 Finding Formatters 101
1261 ----------------------
1263 Searching for a formatter (including formats, since lldb 3.4.0) given a
1264 variable goes through a rather intricate set of rules. Namely, what happens is
1265 that LLDB starts looking in each enabled category, according to the order in
1266 which they were enabled (latest enabled first). In each category, LLDB does the
1267 following:
1269 - If there is a formatter for the type of the variable, use it
1270 - If this object is a pointer, and there is a formatter for the pointee type
1271   that does not skip pointers, use it
1272 - If this object is a reference, and there is a formatter for the referred type
1273   that does not skip references, use it
1274 - If this object is an Objective-C class and dynamic types are enabled, look
1275   for a formatter for the dynamic type of the object. If dynamic types are
1276   disabled, or the search failed, look for a formatter for the declared type of
1277   the object
1278 - If this object's type is a typedef, go through typedef hierarchy (LLDB might
1279   not be able to do this if the compiler has not emitted enough information. If
1280   the required information to traverse typedef hierarchies is missing, type
1281   cascading will not work. The clang compiler, part of the LLVM project, emits
1282   the correct debugging information for LLDB to cascade). If at any level of
1283   the hierarchy there is a valid formatter that can cascade, use it.
1284 - If everything has failed, repeat the above search, looking for regular
1285   expressions instead of exact matches
1287 If any of those attempts returned a valid formatter to be used, that one is
1288 used, and the search is terminated (without going to look in other categories).
1289 If nothing was found in the current category, the next enabled category is
1290 scanned according to the same algorithm. If there are no more enabled
1291 categories, the search has failed.
1293 **Warning**: previous versions of LLDB defined cascading to mean not only going
1294 through typedef chains, but also through inheritance chains. This feature has
1295 been removed since it significantly degrades performance. You need to set up
1296 your formatters for every type in inheritance chains to which you want the
1297 formatter to apply.