gdb отладка многопоточного приложения

#cpp #linux #c #gdb

здравствуйте, возникла необходимость научиться отлаживать многопоточное приложение
через gdb... предположим, есть такое приложение с несколькими потоками:

int main() {
     static int i =0;
     std::thread([](){ while(true) { ++i; std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds(700));
std::cout << "hello\n";}}).detach();
     std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(600));
std::cout << "my\n";}}).detach();
     std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(900));
std::cout << "world\n";}}).detach();
     std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(700));
std::cout << "ro\n";}}).join();
}


подключаемся gdb -p number_of_pid процесс: 

Type "apropos word" to search for commands related to "word".
Attaching to process 9208
[New LWP 9209]
[New LWP 9210]
[New LWP 9211]
[New LWP 9212]
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
0x00007f1bae990acd in pthread_join () from /lib64/libpthread.so.0


и приложение останавливается... подскажите как увидеть в отладчике значение переменной
i, если как только присоединяемся gdb, то все останавливается, а если делаем next,
потом, предположим, br в какой-то строке, затем далее n, то все идет по-прежнему, значение
переменной i(через print) вывести не удается...
    

Ответы

Ответ 1

Базовые заметки молодой хозяйке

Для отладки (по крайней мере для комфортной отладки) необходимо собирать с отладочной
информацией, в gcc для этого используется ключ -g:

g++ -pthread -g thr.cpp -o thr


Можно либо сразу запустить процесс под gdb:

gdb ./thr


либо привязаться к уже запущенному процессу:

gdb -p 


В первом случае, после запуска отладчика собственно процесс нужно запустить коммандой
run или r

(gdb) r
Starting program: /tmp/thr
[Thread debugging using libthread_db enabled]
Using host libthread_db library "/lib64/libthread_db.so.1".
[New Thread 0x7ffff6ee0700 (LWP 27964)]
[New Thread 0x7ffff66df700 (LWP 27965)]
[New Thread 0x7ffff5ede700 (LWP 27966)]
[New Thread 0x7ffff56dd700 (LWP 27967)]
my
hello
ro
world
.......


Процесс можно в любой момент приостановить SIGINT'ом или, другими словами, Ctrl+C.

Определение обстановки

После остановки в произвольной точке стоит посмотреть, где же мы находимся, для этого
есть команды backtrace (b) и info threads (i th)

Thread 1 "thr" received signal SIGINT, Interrupt.
0x00007ffff729a93d in pthread_join () from /lib64/libpthread.so.0
(gdb) bt
#0  0x00007ffff729a93d in pthread_join () from /lib64/libpthread.so.0
#1  0x00007ffff7ab7537 in std::thread::join() () from /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/libstdc++.so.6
#2  0x0000555555555310 in main () at thr.cpp:13
(gdb) i th
  Id   Target Id         Frame
* 1    Thread 0x7ffff7f7d740 (LWP 28093) "thr" 0x00007ffff729a93d in pthread_join
() from /lib64/libpthread.so.0
  2    Thread 0x7ffff6ee0700 (LWP 28097) "thr" 0x00007ffff72a4e4d in nanosleep ()
from /lib64/libpthread.so.0
  3    Thread 0x7ffff66df700 (LWP 28098) "thr" 0x00007ffff72a4e4d in nanosleep ()
from /lib64/libpthread.so.0
  4    Thread 0x7ffff5ede700 (LWP 28099) "thr" 0x00007ffff72a4e4d in nanosleep ()
from /lib64/libpthread.so.0
  5    Thread 0x7ffff56dd700 (LWP 28100) "thr" 0x00007ffff72a4e4d in nanosleep ()
from /lib64/libpthread.so.0


Как видно, gdb сейчас находится в контексте pthread_join() основного потока.

Смена кадра стека и печать переменной

Чтобы распечатать переменную (print) нужно переключиться на кадр, в котором она находится
для этого есть команда frame (f), заодно можно посмотреть листинг(list):

(gdb) f 2
#2  0x0000555555555310 in main () at thr.cpp:13
13           std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(700));
std::cout << "ro\n";}}).join();
(gdb) l
8                    std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds(700));
9                    std::cout << "hello\n";}
10                   }).detach();
11           std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(600));
std::cout << "my\n";}}).detach();
12           std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(900));
std::cout << "world\n";}}).detach();
13           std::thread([](){ while(true) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(700));
std::cout << "ro\n";}}).join();
14      }
(gdb) p i
$1 = 3


где двойка в frame 2 — это номер интересующего кадра в выводе bt.

Пошаговая отладка потока

Чтобы по-шагам отлаживать конкретный поток нужно переключить gdb в его контекст командой
thread (thr):

(gdb) thread 2
[Switching to thread 2 (Thread 0x7ffff6ee0700 (LWP 28097))]
#0  0x00007ffff72a4e4d in nanosleep () from /lib64/libpthread.so.0


У каждого потока свой стек, поэтому не лишним будет снова посмотреть backtrace и,
по необходимости, перейти в нужный кадр.

(gdb) bt
#0  0x00007ffff72a4e4d in nanosleep () from /lib64/libpthread.so.0
#1  0x0000555555556aa7 in std::this_thread::sleep_for
> (__rtime=...) at /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/include/g++-v6/thread:323
#2  0x0000555555555140 in ::operator()(void) const (__closure=0x55555576bc28)
at thr.cpp:8
#3  0x0000555555556524 in std::_Bind_simple()>::_M_invoke<>(std::_Index_tuple<>)
(this=0x55555576bc28) at /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/include/g++-v6/functional:1391
#4  0x0000555555556394 in std::_Bind_simple()>::operator()(void)
(this=0x55555576bc28) at /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/include/g++-v6/functional:1380
#5  0x0000555555556292 in std::thread::_State_impl()>
>::_M_run(void) (this=0x55555576bc20) at /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/include/g++-v6/thread:197
#6  0x00007ffff7ab724e in ?? () from /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/libstdc++.so.6
#7  0x00007ffff7299657 in start_thread () from /lib64/libpthread.so.0
#8  0x00007ffff6fd9c5f in clone () from /lib64/libc.so.6


После этого можно отлаживать поток привычным способом с помощью next/step (n/s):

(gdb) n
Single stepping until exit from function nanosleep,
which has no line number information.
my
world
ro
std::this_thread::sleep_for > (__rtime=...) at /usr/lib/gcc/x86_64-pc-linux-gnu/6.4.0/include/g++-v6/thread:328
328           }
(gdb)
my
world
ro
::operator()(void) const (__closure=0x55555576bc28) at thr.cpp:9
9                    std::cout << "hello\n";}
(gdb)
my
ro
world
hello
7                    ++i;
(gdb)
my
world
ro
8                    std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds(700));
(gdb)
world
my
ro
my
ro
9                    std::cout << "hello\n";}
(gdb)
my
world
ro
hello
7                    ++i;
(gdb)
my
world
ro
8                    std::this_thread::sleep_for( std::chrono::milliseconds(700));
(gdb) p i
$2 = 5


Стоит упомянуть пару замечаний:


Ради пошаговый отладки код был слегка переформатирован, как видно в листинге выше.
Касательно многопоточных приложений: при возврате управления процессу по n запускаются
сразу все потоки, поэтому можно видеть дополнительный вывод почти после каждой комманды.


К последующему прочтению/просмотру рекомендую, как минимум, букварь «Отладка с помощью GDB»