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1 GDB的数据断点

先来了解一下什么是GDB中的数据断点：

  • 在GDB中设置数据断点用于监测一个内存中的变量，在程序运行的时候，如果该变量被改变，则程序就会被GDB终止执行，并显示变量被改变的地方。
  • 数据断点的本质是硬件断点
  • 在GDB中使用watch命令来设置数据断点
  • watch命令的用法为：watch var_name

可以使用watch进行设置数据断点，我们还可以查看程序运行中的所有内存中的数据。

命令语法为：

  • x /Nuf address

其中/Nuf中的N、u、f三个位置的含义是：

  • N - 需要打印的单元数
  • u - 每个单元的大小，比如字节，字，双字等
  • f - 数据打印的格式 ，如八进制，十六进制等

如下图示例是显示4个单元，每个单元为1字节，以十六进制数显示：

  • x 命令中参数u对应的几种单位：

  • 打印格式对应的几种选项：

1.1 利用查看内存的x命令进行系统大小端的判断

学会了x命令的用法，可以按如下图的方式判断系统大小端：

2 使用GDB进行监视变量的改变与查看内存实际代码案例分析

watch.c程序

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

int g_var = 0;

void* thread_func(void* args)
{
    sleep(5);
    
    g_var = 1;
}

int main()
{
    int i = 0;
    pthread_t tid = 0;
    
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);
    
    for(i=0; i<10; i++)
    {
        printf("g_var = %d\n", g_var);
        
        sleep(1);
    }
}

上面的程序非常的简单，就是在main函数中创建一个线程thread_func,然后在thread_func函数中改变一个全局变量

首先我们先编译运行上述程序：

  • gcc -g -lpthread watch.c -o test.out

运行结果如下动态图：

  • 我们可以看出，我们程序跑着跑着g_var变量就变了。假设这个变量我们不想让它改变，但是有时候你调用了其他人写的接口函数，很有可能就把我们不想改变的变量改变了，所以这个时候需要找到变量在什么时候被改变，以及在哪里被改变。

  • 上述是一个小程序所以我们很容易知道是在thread_func函数中改变的g_var变量，而且也能够知道在什么时候变量被改变。但是如果在一个大型程序中，就很难查找。

  • 此时GDB的数据断点就派上用场了。

我们可以使用GDB对变量g_var进行数据断点的设置，当g_var发生变化时，程序就会自动停止运行，此时我们就可以知道程序运行到哪里了。

首先依次输入以下命令：

  • gdb tset.out
  • start

进入到GDB调试模式并启动程序后再程序入口处停止。
然后使用watch命令对g_var变量设置数据断点：

  • watch g_var

  • 并使用info breakpoints 查看断点是否设置成功
    上述步骤如下图所示：

  • 打好数据断点后让程序执行，输入continue命令即可，显示如下动态图所示：

  • 上述动态图中，运行着运行着就停止了，停止后显示如下：

  • 从上述图中我们可以知道在watch.c程序的thread_func函数中的12行，导致了g_var的改变，是从Old value=0改变到New value=1的。我们很容易就找到了发生改变的地方，如果在大型程序中，这是很快。

  • 当然，我们还可以使用上面学习的 x 命令，来查看g_var所在内存的内容。首先我们需要查看g_var变量的的内存地址：

  • print /a &g_var 输入这条命令，显示如下：

  • 得到g_var的地址后，使用 x 命令查看它的内存，查看方式是4单元，1字节，16进制方式，如下图：

  • 很明显，我们显示了g_var内存地址的连续4字节的内容。

  • 到此，我们已经通过这个简单的示例，学会了如何检测程序运行过程中的内存变化。例子随简单，但是也能够提现内存监测的重要性。

3 总结

  • 本文学会使用GDB 进行内存监测
  • 学会如何使用GDB数据断点调试程序

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