除錯小技巧: 在程式中直接中斷及偵測是否被 gdb 監控中

在程式中直接中斷

依《Binary Hack》 #92 所言, 在 gdb 監控 process 的情況, 使用下列程式碼會進入中斷:

raise(SIGTRAP);

對 x86 環境, 下列作法也許會更好, 少了一層 function call

__asm__ __volatile__("int3");

Scott 有個 debugbreak 有處理 x86 以外的情況, 有需要時再來參考看看。

偵測是否被 gdb 監控中

比起在程式中直接中斷, 我比較需要知道目前程式是否被 gdb 監控 (attach) 中。以下是兩個實用的情境:

• 原本已有 log 錯誤訊息, 在 log 極為嚴重錯誤訊息 (如 severity = FATAL) 時, 檢查看看是否有 gdb 在監控, 有的話不如順便進入中斷, 提前察看錯誤點。
• 寫 multi-thread 時, 有時會有特定 thread 負責特定的事, 像是 UI 或 IO。有時會監控這個 thread 是否正常運作。或是有網路連線時, 有時會想監控另一端連線是否仍然正常運作。其中一種監控 thread 或網路連線的方式是週期性察看有無更新資料, 超過一定時間沒更新, 就中止程序或關掉連線重連。在使用 gdb 除錯時, 有可能在中斷點待太久而觸發前述安全防護機制, 反而無法長時間除錯。這時自動關閉防護措施會比較方便。

《Binary Hack》 #92 的作法利用設 gdb 會覆寫 SIGTRAP 的 signal handler 做檢查, 這個作法可以跨比較多平台, 但可用時機太窄。我偏好 Chromium 的作法, 直接讀 /proc/PID/status, 由 "TracerPid" 的值得知目前是否有 process 控控自己。程式執行中的任何時間都可用這方法得知正確的結果, 不過只適用於 Linux 和 Android。以下是參考 Chromium 實作稍作修改的版本:

	// Ref. chromium/src/base/debug/debugger_posix.cc
	#include <errno.h>
	#include <fcntl.h>
	#include <string.h>
	#include <sys/types.h>
	#include <sys/stat.h>
	#include <unistd.h>
	#include <iostream>
	#define HANDLE_EINTR(x) ({ \
	typeof(x) __eintr_result__; \
	do { \
	__eintr_result__ = (x); \
	} while (__eintr_result__ == -1 && errno == EINTR); \
	__eintr_result__;\
	})
	bool BeingDebugged() {
	// NOTE: This code MUST be async-signal safe (it's used by in-process
	// stack dumping signal handler). NO malloc or stdio is allowed here.
	int status_fd = open("/proc/self/status", O_RDONLY);
	if (status_fd == -1)
	return false;
	// We assume our line will be in the first 1024 characters and that we can
	// read this much all at once. In practice this will generally be true.
	// This simplifies and speeds up things considerably.
	char buf[1024];
	ssize_t num_read = HANDLE_EINTR(read(status_fd, buf, sizeof(buf)));
	if (HANDLE_EINTR(close(status_fd)) < 0)
	return false;
	if (num_read <= 0)
	return false;
	const char *target = "TracerPid:\t";
	char *found = strstr(buf, target);
	if (!found)
	return false;
	// Our pid is 0 without a debugger, assume this for any pid starting with 0.
	int index = found - buf + strlen(target);
	return index < num_read && buf[index] != '0';
	}
	int main(void) {
	while (true) {
	sleep(1);
	std::cout << getpid() << " is debugged? " << BeingDebugged() << std::endl;
	}
	return 0;
	}

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