GDB 如何在运行时评估 C++ 表达式

Question

在调试时，我最近注意到 GDB 能够在调试程序时评估“复杂”表达式，我想知道它是如何做到这一点的。例如，使用以下代码：

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3};
    int k = 0;
    std::cin >> k;
    v.push_back(k);
    return v.at(0);
}

我能够编译程序 g++ -g myprogram.cpp 并在 GDB 中对其进行调试，这允许我输入诸如 print v.at(4); （在动态输入 k 后打印正确的值）和评估为 true 的 print v.at(2) == 3 .

我想知道 GDB 是如何做到这一点的。 This SO question 暗示它是“在内存中编译的”，但没有进一步详细说明，所以我想知道它是使用某种 JIT 来使这一切正常工作还是其他什么？他们是否在我输入和运行代码时内联编译代码？他们是否有一个框架可以在调试上下文中动态评估 C++？本质上，我想在我正在编写的调试器中重现这一点，以在断点处评估表达式，这就是为什么我很好奇 GDB 是如何做到的。

Answer 1

简答：它不编译代码。

长答案：

1. 您调用print 命令，该过程发生在printcmd.c
2. 它调用在eval.c 中定义的evaluate_expression，它通过读取目标内存并在gdb 中为标准运算符计算表达式来评估表达式，否则使用call_function_by_hand。
3. call_function_by_hand 在 infcall.c 中定义。调用时，该过程会停止目标执行（有时不会，因此使用此功能可能会使多线程程序崩溃）。
4. 将代码注入正在调试的程序中。
5. 通过读取内存检索结果并在必要时取消暂停。

您可以关注call_function_by_hand的代码以便更好地理解。

注意：compile 与 print/call 不同。

Answer 2

这让我可以输入类似 print v.at(4);

gdb 可以调用编译成二进制文件的函数。这正是这里发生的事情。 gdb 调用std::vector 成员函数at() 并为您打印结果，请参阅documentation。

另请注意，这是可能的，因为您在代码中使用了v.at(0)。如果您删除这部分代码，v.at() 将不会被实例化并且不会在生成的二进制文件中可用，因此 gdb 无法调用它。