• MSVC独有神器 DebugBreak ( __debugbreak )
• 其他平台的 DebugBreak ( __debugbreak ) 的
  • GCC
  • Clang
  • Linux SIGTRAP 的触发方式
  • debugbreak库

MSVC独有神器 DebugBreak ( __debugbreak )

       要说调试时最常用的手段，那应该就是打断点调试了。但是如果每次错误都需要手工去定位断点的位置，未免还是有点麻烦。用Unreal engine 4开发的同学应该都有经历，就是崩溃的时候总能触发一次断点，给个机会查看崩溃时的程序调用栈。这个就是依靠MSVC提供的 DebugBreak 函数实现的。

        DebugBreak 函数相当于一个断点，在可能发生崩溃的地方都加一个，一旦崩溃自动断住，查看栈和数值，对于分析bug非常有帮助。

其他平台的 DebugBreak ( __debugbreak ) 的

       理想的 debug_break 函数的功能

• 在执行此函数时触发一个软件断点(e.g. Linux系统上的 SIGTRAP 信号)
• 在触发断点后，可以继续执行，比如GDB的 continue, next, step, stepi 命令
• debug_break 函数不应该导致代码优化

GCC

       GCC提供了内置的 __builtin_trap() 函数。可以在debug模式下自动进入断点，但是，GCC编译器默认情况会把 __builtin_trap() 后面的代码优化掉。比如在i386上

#include <stdio.h>

int main()
{
	__builtin_trap();
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

会被GCC编译成

main
0x0000000000400390 <+0>:     0f 0b	ud2    

       printf被优化掉了。

       并且在 i386 / x86-64 体系结构上 __builtin_trap() 编译成了汇编指令 ud2, 在Linux上发出 SIGILL 信号而不是 SIGTRAP 信号。如果希望GDB在此断住，还需要告诉GDB，在接收SIGILL信号之后进入断点停止执行。

(gdb) handle SIGILL stop nopass

       除此之外，GCC/GDB还是有某些版本不认 __builtin_trap() 。

       在ARM体系结构上，GCC的 __builtin_trap() 会被直接翻译成 abort(),比x86上的 ud2 更加不可靠。

       幸运的是GCC已经认识到这个需求，在GCC 7.3.1 预计会添加 __builtin_break()

Clang

       Clang/LLVM除了提供了内置的 __builtin_trap 函数之外，还额外提供了 __builtin_debugtrap 函数，这个函数在x86体系结构上会生成 int3 。

#include <stdio.h>
   
int main()
{
	__builtin_debugtrap();
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

会被clang编译成

main
0x00000000004003d0 <+0>:     50	push   %rax
0x00000000004003d1 <+1>:     cc	int3   
0x00000000004003d2 <+2>:     bf a0 05 40 00	mov    $0x4005a0,%edi
0x00000000004003d7 <+7>:     e8 d4 ff ff ff	callq  0x4003b0 <puts@plt>
0x00000000004003dc <+12>:    31 c0	xor    %eax,%eax
0x00000000004003de <+14>:    5a	pop    %rdx
0x00000000004003df <+15>:    c3	retq   

        int3在Linux(x86)上可以发出一个 SIGTRAP 信号，用GDB/LLDB可以正常调试。

Linux SIGTRAP 的触发方式

       在前文已经提过，在i386 / x86-64体系结构上，int3指令可以发出一个SIGTRAP信号。

       在ARM体系结构上，也有等价的指令。在32位ARM上，对于ARM mode，.inst 0xe7f001f0汇编可以发出SIGTRAP信号，对于Thumb mode，.inst 0xde01可以发出 SIGTRAP信号。

       不过GDB在32位ARM上，接收汇编直接发出的SIGTRAP信号可能出现不能继续调试的情况，幸好还有个workaround

(gdb) set $l = 2
(gdb) tbreak *($pc + $l)
(gdb) jump   *($pc + $l)
(gdb) # Change $l from 2 to 4 for ARM mode

       在64位ARM上，.inst 0xd4200000.汇编可以产生SIGTRAP信号。

debugbreak库

       上文基本简述了x86和ARM实现断点的方式，有个人封装了个库，来简化开发，这个库就是 debugbreak

       用法

#include <stdio.h>
#include "debugbreak.h"
   
int main()
{
	debug_break();
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

       debugbreak库在各个平台上的实际情况。