检查变量在堆内存中的分配方式（用于调试运行时错误）

Question

例如，下面的代码导致munmap_chunk(): invalid pointer

#include <vector>
int main(int argc, char* argv[]) {
  std::vector<int> foo(10, 0);
  std::vector<int> bar(10, 1);
  for(int i = 0; i < 20; i++) {
    foo[i] = 42;
  }
  bar.clear(); // causes munmap_chunk(): invalid pointer
}

在这个简单的例子中，我很容易猜到bar分配在堆内存中的foo之后，所以可以猜到一些对foo的操作“破坏”了内存bar。所以修复错误相当容易。

然而在实际应用中，情况可能要复杂得多，我们不能轻易猜测堆内存分配。

所以我的问题是：

有没有办法显示变量在堆中的分配方式？
是否可以监控哪个函数不小心破坏了某些内存？

Answer 1

Is there way to show how variables are allocated in the heap?

是：您可以检查 vector 将在调试器中使用的位置。例如（使用你的程序）和 GDB:

(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x1185: file t.cc, line 3.
Starting program: /tmp/a.out

Temporary breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffdbb8) at t.cc:3
3         std::vector<int> foo(10, 0);
(gdb) n
4         std::vector<int> bar(10, 1);
(gdb) p/r foo
 = {<std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >> = {_M_impl = {<std::allocator<int>> = {<__gnu_cxx::new_allocator<int>> = {<No data fields>}, <No data fields>}, <std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_Vector_impl_data> = {_M_start = 0x55555556aeb0, _M_finish = 0x55555556aed8, _M_end_of_storage = 0x55555556aed8}, <No data fields>}}, <No data fields>}
(gdb) n
5         for(int i = 0; i < 20; i++) {
(gdb) p/r bar
 = {<std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >> = {_M_impl = {<std::allocator<int>> = {<__gnu_cxx::new_allocator<int>> = {<No data fields>}, <No data fields>}, <std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_Vector_impl_data> = {_M_start = 0x55555556aee0, _M_finish = 0x55555556af08, _M_end_of_storage = 0x55555556af08}, <No data fields>}}, <No data fields>}

在这里您可以看到 foo 将使用 0x55555556aeb0 到 0x55555556aed8 的位置，而 bar 将使用 0x55555556aee0 到 0x55555556af08 的位置。

但是请注意，这些位置可能会从运行运行改变，尤其是在多线程程序中，这使得该技术非常难以使用。

如果 Address Sanitizer 可以找到您的问题，那将是一种更快、更可靠的方法。

Is it possible to monitor which function break certain memory accidentally?

是的：这就是观察点的用途。比如我们不希望foo._M_impl._M_end_of_storage指向的位置发生变化，那么我们可以在上面设置一个观察点：

(gdb) start
Temporary breakpoint 1 at 0x1185: file t.cc, line 3.
Starting program: /tmp/a.out

Temporary breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffdbb8) at t.cc:3
3         std::vector<int> foo(10, 0);
(gdb) n
4         std::vector<int> bar(10, 1);
(gdb) n
5         for(int i = 0; i < 20; i++) {

(gdb) watch *(int*)0x55555556aed8
Hardware watchpoint 2: *(int*)0x55555556aed8

(gdb) c
Continuing.

Hardware watchpoint 2: *(int*)0x55555556aed8

Old value = 49
New value = 42
main (argc=1, argv=0x7fffffffdbb8) at t.cc:5
5         for(int i = 0; i < 20; i++) {

(gdb) p i
 = 10     <-- voila, found the place where overflow happened.

检查变量在堆内存中的分配方式（用于调试运行时错误）

Examine how the variables are allocated in the heap memory (for debugging runtime errors)

c++

debugging

gdb

heap-memory