当GDB遇到STL
STL是标准模板库（Standard Template Library）的简称，是C++的三大件之一。
Alex是STL的核心设计者。他于1950年出生在莫斯科，后来到美国发展，曾经在Adobe、A9.com等公司工作。在Adobe工作时，他和保罗•麦克琼斯是同事和好朋友，他们曾合作出版了《Elements of Programming》一书。
我在写作《软件简史》时，结识了保罗，多次和他邮件来往和视频交流。在保罗为《软件简史》的序言里，特别提到，他曾和Alex一起邀请Fortran之父约翰•巴克斯到Adobe做主旨演讲。
STL的第一大特色当然就是模板。模板增加了STL库的通用性，也让STL具有了如下两个特色：
- 源代码难读，难理解
- 不好调试
对于不好调试，又可以分解为如下两点：
- 模板展开后的类型名和函数名往往很长，冗长晦涩，令人生畏
- 观察STL对象时，经常看到一些难以理解的设计细节，看不到用户关心的属性。
针对这样的问题，我特别在GDB系列讲座的序言一讲，用一个案例分享了用GDB调试STL有关问题时的挑战和化解方法。
我先尝试在x86虚拟机里打开core文件，
GDB给出了四个警告，两对问号，连寄存器这样的基本信息都没有。
使用readelf观察，原因是core文件是在arm64上系统产生的。
于是换gdb-multiarch来打开，情况大为好转，不仅可以看到崩溃点，还可以看到比较完美的调用栈。
崩溃发生在dog_t类的构造函数中：
构造函数异常简单，看起来不应该有错误：
dog_t(int age, const char* name)
{
age_ = age;
name_ = name;
}从反汇编来看，是访问对象指针时出错了。
对象指针哪里来的呢？来自父函数。
顺着调用栈一级级看父函数，这时就感觉到前面说的问题了，很长的类名，很长的参数名。
只有栈帧5简短，ge_work,看起来是个纯粹的c函数。
使用frame命令切换ge_work，再l，可以看到它的源代码：
void ge_work(void* ptr_vdogs, int no)
{
int i = 0;
vector* vdogs = (vector*)ptr_vdogs;
cout << "thread "<< no << " starts working" << endl;
do {
vdogs->push_back(dog_t(no*(i++), "little dog"));
} while(1);
} 看起来这个函数是在使用stl的vector容器，在向容器里面存入dog_t对象。
于是便想知道，崩溃时容器里已经有了多少对象，使用p命令观察，看到的都是“噪声”：
接下来，我换用幽兰代码本来分析同样的core文件。
打开core文件后，gdb便自动下载调试符号，因为幽兰上已经预先配置好了基于debuginfod的符号服务器。
接下来使用同样步骤切到栈帧5，用p命令观察容器，这次就看到了我们想看到的信息：
与上次看到的信息对比，这次看到的太美好了，不仅包含清楚的元素列表，而且还包含向量的两个关键属性：length和capacity。
让我们惊讶的是，length值为2056，capacity的值为2048。
这是不对的啊，length代表的是实际元素个数，capacity代表的是容器的容纳能力，前者应该小于后者才对。
但是现在前者大于后者了，显然是有问题的。
怎么会出现这样的情况呢？
使用info threads列出进程里的所有线程：
然后使用thread apply all命令观察每个线程的调用栈。
浏览gdb显示的结果，可以看到4号线程也在操作stl的vector对象。
切换到这个线程，观察它操作的vector对象，将其与1号线程对比，竟然是同一个vector.
这显然是代码错误了。标准stl的容器是不支持并发的，也就是多线程使用时要程序员自己加锁进行保护。这就是这个案例的bug。
那么为什么在幽兰上很顺利观察到stl对象属性，快速找到bug了呢？主要原因有如下两个。
首先，幽兰上的gdb版本很高，是非常新的13.1。而不顺利的虚拟机里面，gdb的版本是7。
geduer@ulan:~/gelabs/gestl$ gdb --version
GNU gdb (Ubuntu 13.1-2ubuntu2) 13.1
其实，正是从gdb 7.0开始，gdb引入了pretty-printers功能，使用python脚本来解析stl对象，以优雅的格式显示用户希望看到的属性。
但是根据我的实际测试，这个功能在一些版本的gdb 7上工作的并不好。所以还是使用高一些的版本更稳妥。
另一个原因是幽兰上自动启用了符号服务器，可以通过互联网从服务器上下载libc等库模块调试符号。有了这些符号后，才可以顺利观察多个线程的调用栈。
比如，在没有使用符号服务器时，线程列表里的信息只有1号线程比较完整，其它线程都缺少当前函数信息。
有了符号后，信息便完整了。
GDB是软件工程师需要修炼的一门硬功夫。在接下来的大约2个月时间里，我会每周六直播一讲，以实战方式讲解gdb的用法。
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（写文章很辛苦，恳请各位读者点击“在看”，也欢迎转发）
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