PDB TPI 和 IPI 流¶

简介 ¶

PDB TPI 流（索引 2）和 IPI 流（索引 4）包含程序中使用的所有类型信息。它被组织成一个头，后面跟着一个CodeView 类型记录列表。类型通过其类型索引在 PDB 中的各个流和记录中被引用。通常，在头之后的一系列类型记录形成了一个拓扑排序的 DAG（有向无环图），这意味着类型记录 B 只能引用类型 A，如果A.TypeIndex < B.TypeIndex。虽然在某些罕见情况下此属性不成立（尤其是在处理使用 MASM 编译的对象文件时），但实现应尽力使此属性成立，因为它意味着整个类型图可以在一次遍历中构建。

重要

类型记录形成一个拓扑排序的 DAG（有向无环图）。

TPI 与 IPI 流 ¶

PDB 格式的最新版本（即本文档涵盖的所有版本）具有 2 个布局相同的流，以下分别称为 TPI 流和 IPI 流。本文档后续内容描述的磁盘格式同样适用于 TPI 流或 IPI 流。这两个流之间的唯一区别在于允许哪些 CodeView 记录出现在每个流中，下表对此进行了总结。

TPI 流	IPI 流
LF_POINTER	LF_FUNC_ID
LF_MODIFIER	LF_MFUNC_ID
LF_PROCEDURE	LF_BUILDINFO
LF_MFUNCTION	LF_SUBSTR_LIST
LF_LABEL	LF_STRING_ID
LF_ARGLIST	LF_UDT_SRC_LINE
LF_FIELDLIST	LF_UDT_MOD_SRC_LINE
LF_ARRAY
LF_CLASS
LF_STRUCTURE
LF_INTERFACE
LF_UNION
LF_ENUM
LF_TYPESERVER2
LF_VFTABLE
LF_VTSHAPE
LF_BITFIELD
LF_METHODLIST
LF_PRECOMP
LF_ENDPRECOMP

这些记录的用法在CodeView 类型记录中进行了更详细的描述。

类型索引 ¶

类型索引是一个 32 位整数，用于唯一标识对象文件.debug$T节或 PDB 文件的 TPI 或 IPI 流中的类型。TPI 流中第一个类型记录的类型索引值由TPI 流头的TypeIndexBegin成员给出，尽管在实践中此值始终等于 0x1000（4096）。

任何最高位设置为 1 的类型索引都被认为来自 IPI 流，尽管这似乎更像是一种技巧，LLVM 不会生成这种类型的索引。但是，它们偶尔可以在 Microsoft PDB 中观察到，因此应该准备好处理它们。请注意，最高位设置为 1 不是确定类型索引是否来自 IPI 流的必要条件，它只是一个充分条件。

一旦最高位被清零，任何类型索引 >= TypeIndexBegin都被认为来自相应的流，任何小于此值的类型索引都是一个位掩码，可以分解如下：

.---------------------------.------.----------.
|           Unused          | Mode |   Kind   |
'---------------------------'------'----------'
|+32                        |+12   |+8        |+0

**种类** - 来自以下枚举的值

enum class SimpleTypeKind : uint32_t {
  None = 0x0000,          // uncharacterized type (no type)
  Void = 0x0003,          // void
  NotTranslated = 0x0007, // type not translated by cvpack
  HResult = 0x0008,       // OLE/COM HRESULT

  SignedCharacter = 0x0010,   // 8 bit signed
  UnsignedCharacter = 0x0020, // 8 bit unsigned
  NarrowCharacter = 0x0070,   // really a char
  WideCharacter = 0x0071,     // wide char
  Character16 = 0x007a,       // char16_t
  Character32 = 0x007b,       // char32_t
  Character8 = 0x007c,        // char8_t

  SByte = 0x0068,       // 8 bit signed int
  Byte = 0x0069,        // 8 bit unsigned int
  Int16Short = 0x0011,  // 16 bit signed
  UInt16Short = 0x0021, // 16 bit unsigned
  Int16 = 0x0072,       // 16 bit signed int
  UInt16 = 0x0073,      // 16 bit unsigned int
  Int32Long = 0x0012,   // 32 bit signed
  UInt32Long = 0x0022,  // 32 bit unsigned
  Int32 = 0x0074,       // 32 bit signed int
  UInt32 = 0x0075,      // 32 bit unsigned int
  Int64Quad = 0x0013,   // 64 bit signed
  UInt64Quad = 0x0023,  // 64 bit unsigned
  Int64 = 0x0076,       // 64 bit signed int
  UInt64 = 0x0077,      // 64 bit unsigned int
  Int128Oct = 0x0014,   // 128 bit signed int
  UInt128Oct = 0x0024,  // 128 bit unsigned int
  Int128 = 0x0078,      // 128 bit signed int
  UInt128 = 0x0079,     // 128 bit unsigned int

  Float16 = 0x0046,                 // 16 bit real
  Float32 = 0x0040,                 // 32 bit real
  Float32PartialPrecision = 0x0045, // 32 bit PP real
  Float48 = 0x0044,                 // 48 bit real
  Float64 = 0x0041,                 // 64 bit real
  Float80 = 0x0042,                 // 80 bit real
  Float128 = 0x0043,                // 128 bit real

  Complex16 = 0x0056,                 // 16 bit complex
  Complex32 = 0x0050,                 // 32 bit complex
  Complex32PartialPrecision = 0x0055, // 32 bit PP complex
  Complex48 = 0x0054,                 // 48 bit complex
  Complex64 = 0x0051,                 // 64 bit complex
  Complex80 = 0x0052,                 // 80 bit complex
  Complex128 = 0x0053,                // 128 bit complex

  Boolean8 = 0x0030,   // 8 bit boolean
  Boolean16 = 0x0031,  // 16 bit boolean
  Boolean32 = 0x0032,  // 32 bit boolean
  Boolean64 = 0x0033,  // 64 bit boolean
  Boolean128 = 0x0034, // 128 bit boolean
};

**模式** - 来自以下枚举的值

enum class SimpleTypeMode : uint32_t {
  Direct = 0,        // Not a pointer
  NearPointer = 1,   // Near pointer
  FarPointer = 2,    // Far pointer
  HugePointer = 3,   // Huge pointer
  NearPointer32 = 4, // 32 bit near pointer
  FarPointer32 = 5,  // 32 bit far pointer
  NearPointer64 = 6, // 64 bit near pointer
  NearPointer128 = 7 // 128 bit near pointer
};

请注意，对于指针，位数在模式中表示。因此，如果为 32 位构建，则void*将具有Mode=NearPointer32, Kind=Void的类型索引，但如果为 64 位构建，则将具有Mode=NearPointer64, Kind=Void的类型索引。

按照惯例，std::nullptr_t的类型索引与void*的类型索引构造方式相同，但使用无位枚举值NearPointer。

流头 ¶

TPI 流偏移量 0 处有一个具有以下布局的头：

struct TpiStreamHeader {
  uint32_t Version;
  uint32_t HeaderSize;
  uint32_t TypeIndexBegin;
  uint32_t TypeIndexEnd;
  uint32_t TypeRecordBytes;

  uint16_t HashStreamIndex;
  uint16_t HashAuxStreamIndex;
  uint32_t HashKeySize;
  uint32_t NumHashBuckets;

  int32_t HashValueBufferOffset;
  uint32_t HashValueBufferLength;

  int32_t IndexOffsetBufferOffset;
  uint32_t IndexOffsetBufferLength;

  int32_t HashAdjBufferOffset;
  uint32_t HashAdjBufferLength;
};

**版本** - 来自以下枚举的值。

enum class TpiStreamVersion : uint32_t {
  V40 = 19950410,
  V41 = 19951122,
  V50 = 19961031,
  V70 = 19990903,
  V80 = 20040203,
};

与PDB 流类似，此值似乎始终为V80，并且没有观察到其他值。假设如果观察到其他值，则本文档描述的布局可能不准确。

**HeaderSize** - sizeof(TpiStreamHeader)
**TypeIndexBegin** - 表示 TPI 流中第一个类型记录的类型索引的数值。这通常是值 0x1000，因为小于此值的类型索引是保留的（有关保留类型索引的讨论，请参见类型索引）。
**TypeIndexEnd** - 表示 TPI 流中最后一个类型记录的类型索引的数值加 1。TPI 流中类型记录的总数可以计算为TypeIndexEnd - TypeIndexBegin。
**TypeRecordBytes** - 头之后类型记录数据的字节数。
**HashStreamIndex** - 包含每个类型记录的哈希列表的流的索引。此值可能为 -1，表示哈希信息不存在。在实践中始终观察到有效的流索引，因此任何生产者实现都应准备好发出此流，以确保与可能期望它存在的工具兼容。
**HashAuxStreamIndex** - 推测包含单独哈希表的流的索引，尽管在实践中尚未观察到这一点，也不清楚它可能用于什么目的。
**HashKeySize** - 哈希值的尺寸（通常为 4 字节）。
**NumHashBuckets** - 用于生成上述哈希流中哈希值的桶数。
**HashValueBufferOffset / HashValueBufferLength** - 哈希值列表在 TPI 哈希流中的偏移量和大小。应假设哈希值数量为 0 或等于 TPI 流中类型记录的数量（TypeIndexEnd - TypeEndBegin）。因此，如果HashBufferLength不等于(TypeIndexEnd - TypeEndBegin) * HashKeySize，我们可以认为 PDB 格式错误。
**IndexOffsetBufferOffset / IndexOffsetBufferLength** - 类型索引偏移量缓冲区在 TPI 哈希流中的偏移量和大小。这是一个 uint32_t 对列表，其中第一个值为类型索引，第二个值为具有此索引的类型的类型记录数据中的偏移量。这可以用于执行二分查找，然后进行线性查找，以实现 O(log n) 的类型索引查找。
**HashAdjBufferOffset / HashAdjBufferLength** - 一个序列化哈希表在 TPI 哈希流中的偏移量和大小，其键是哈希值缓冲区中的哈希值，其值是类型索引。这似乎在增量链接场景中很有用，因此，如果类型被修改，可以创建一个条目将旧哈希值映射到新的类型索引，以便 PDB 文件使用者始终拥有类型的最新版本，而无需强制增量链接器进行垃圾回收并更新指向旧版本的引用，现在指向新版本。此哈希表的布局在PDB 序列化哈希表格式中进行了描述。

CodeView 类型记录列表 ¶

在头之后，有TypeRecordBytes字节的数据，表示CodeView 类型记录的可变长度数组。此类记录的数量（例如，数组的长度）可以通过计算值Header.TypeIndexEnd - Header.TypeIndexBegin来确定。

通过前面描述的类型索引偏移量数组（如果存在），可以提供 O(log(n)) 的访问。

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