如何在GDB函数断点中获取正确this指针以设置条件断点？

问题场景 #

在GDB中为C++构造函数、析构函数或成员方法设置断点时，触发断点后显示的this指针值往往不符合预期。仅当函数包含至少一行代码时，触发断点后执行一次单步调试，this才会显示正确值，但存在以下困扰：

• 构造函数、析构函数可能为默认空实现，成员方法也可能为空，无法进行单步调试；
• 无法直接配置断点触发时自动执行单步再继续的命令序列，因为单步命令会中断后续的continue执行；
• 初始显示的this值错误，无法直接基于已知对象地址设置条件断点。

示例代码（MyClass.cpp） #

#include <iostream>

class MyClass
{
public:
    MyClass() {
        std::cout << "MyClass() constructor, this = " << this << std::endl;
    }

    void someMethod() {
        std::cout << "someMethod(), this = " << this << std::endl;
    }

    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass() destructor, this = " << this << std::endl;
    }
};

int
main(int argc, char **argv)
{
    MyClass *myClass = new MyClass();
    std::cout << "MyClass located at = " << myClass << std::endl;
    myClass->someMethod();
    delete myClass;
}

编译命令 #

g++ -std=c++14 -g  -o MyClass MyClass.cpp

异常的GDB执行过程 #

$ gdb ./MyClass
GNU gdb (Ubuntu 9.2-0ubuntu1~20.04.1) 9.2
...
Reading symbols from ./MyClass...
(gdb) b MyClass::MyClass
Breakpoint 1 at 0x1352: file MyClass.cpp, line 6.
(gdb) b MyClass::~MyClass
Breakpoint 2 at 0x13ee: file MyClass.cpp, line 14.
(gdb) b MyClass::someMethod
Breakpoint 3 at 0x13a0: file MyClass.cpp, line 10.
(gdb) b 11
Breakpoint 4 at 0x13b0: file MyClass.cpp, line 11.
(gdb) r
Starting program: /home/ostkamp/src/cpp_examples/MyClass 

Breakpoint 1, MyClass::MyClass (this=0x7ffff7e7bb39 <operator new(unsigned long)+25>) at MyClass.cpp:6
6       MyClass() {
(gdb) c
Continuing.
MyClass() constructor, this = 0x55555556aeb0
MyClass located at = 0x55555556aeb0

Breakpoint 3, MyClass::someMethod (this=0x7ffff7f037a3 <std::ostream::flush()+35>) at MyClass.cpp:10
10      void someMethod() {
(gdb) c
Continuing.

Breakpoint 4, MyClass::someMethod (this=0x55555556aeb0) at MyClass.cpp:11
11          std::cout << "someMethod(), this = " << this << std::endl;
(gdb) c
Continuing.
someMethod(), this = 0x55555556aeb0

Breakpoint 2, MyClass::~MyClass (this=0x55555556aeb0, __in_chrg=<optimized out>) at MyClass.cpp:14
14      ~MyClass() {
(gdb) c
Continuing.
MyClass() destructor, this = 0x55555556aeb0
[Inferior 1 (process 9105) exited normally]
(gdb) 

可见构造函数（第6行）、someMethod（第10行）的断点显示无效this信息，而someMethod内部（第11行）的断点显示正确this，析构函数（第14行）表现不稳定。

解决方案 #

1. 获取正确的this指针 #

问题根源在于：在源码的函数声明行设置断点时，函数栈帧尚未完全建立，this指针的寄存器值还未被正确映射到调试符号的变量中。正确的做法是直接在函数的机器码入口处设置断点，此时栈帧已初始化完成，this值准确。

设置方法：

• 在GDB中使用break *<函数名>（函数名前加星号）的命令，例如：

  # 给构造函数设置机器码入口断点
  (gdb) break *MyClass::MyClass
  # 给成员方法设置机器码入口断点
  (gdb) break *MyClass::someMethod
  # 给析构函数设置机器码入口断点
  (gdb) break *MyClass::~MyClass
  

• 对于默认生成的空构造/析构函数（无源码行），可以先通过info functions找到函数地址，再用break *<地址>设置断点：

  (gdb) info functions MyClass::MyClass
  All functions matching regular expression "MyClass::MyClass":
  
  File MyClass.cpp:
  0x0000555555555355  MyClass::MyClass();
  
  (gdb) break *0x0000555555555355
  

2. 针对已知对象地址设置条件断点 #

利用机器码入口断点的特性，此时this值已经正确，可直接添加条件判断，仅当指定对象调用函数时触发断点：

# 仅当地址为0x55555556aeb0的对象调用someMethod时触发断点
(gdb) break *MyClass::someMethod if this == 0x55555556aeb0

# 针对默认构造函数的条件断点
(gdb) break *MyClass::MyClass if this == 0x55555556aeb0

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ostkamp