各位观众，欢迎来到今天的GDB多线程调试脱口秀！今天的主题是“C++ GDB 多线程调试：断点、线程切换与变量查看”。别担心，虽然听起来像高级课程，但我保证让大家听得懂，学得会，甚至还能笑出声！
开场白：多线程的“甜蜜”烦恼
多线程编程就像同时耍好几个杂技球。刚开始觉得很酷炫，但一不小心，球就掉下来砸到脚了。在多线程程序中，bug往往藏得很深，就像躲猫猫高手，让你找得头昏眼花。这时候，GDB就是你的“金睛火眼”，能帮你揪出这些捣蛋鬼。
第一幕：断点，时间暂停的艺术
断点，顾名思义，就是让程序在某个地方停下来，让你有机会“冷静”地观察一下。在多线程环境中，断点就更有用了，它可以让你暂停所有线程，或者只暂停特定的线程。
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全局断点：一起停下来喝杯咖啡
最简单的断点设置方式，就是让所有线程一起暂停。这就像在公司群里发通知：“全体员工，暂停工作，喝杯咖啡！”
#include <iostream> #include <thread> #include <vector> void worker(int id) { for (int i = 0; i < 5; ++i) { std::cout << "Thread " << id << ": " << i << std::endl; // 这里设置断点 } } int main() { std::vector<std::thread> threads; for (int i = 0; i < 3; ++i) { threads.emplace_back(worker, i); } for (auto& t : threads) { t.join(); } return 0; }编译：
g++ -g -pthread main.cpp -o main启动GDB：
gdb ./main设置断点：
break main.cpp:9(在worker函数内部设置断点)运行：
run当程序运行到断点处，所有线程都会暂停。你可以用
info threads命令查看所有线程的状态。 -
条件断点：只招待VIP线程
有时候，你只想暂停特定的线程，比如某个线程出了问题，或者你想观察某个线程的特定行为。这时候，条件断点就派上用场了。这就像夜店，只招待VIP客人。
// 假设线程id为0的线程有异常 break main.cpp:9 thread id == 1上面的命令表示，只有当线程ID等于1时，程序才会暂停。
id是GDB内置的一个变量，表示当前线程的ID。 -
数据断点：盯紧你的宝贝变量
数据断点，也叫watchpoint，它会在某个变量的值发生变化时暂停程序。这就像给你的宝贝变量装了个监控摄像头，一旦发现异常，立即报警。
#include <iostream> #include <thread> int global_var = 0; void worker() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { global_var++; std::cout << "Global variable: " << global_var << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } } int main() { std::thread t1(worker); std::thread t2(worker); t1.join(); t2.join(); return 0; }编译：
g++ -g -pthread main.cpp -o main启动GDB：
gdb ./main设置数据断点：
watch global_var运行：
run当
global_var的值发生变化时，程序就会暂停。注意：数据断点可能会比较慢，因为它需要不断地检查变量的值。
第二幕：线程切换，在不同角色间自由切换
在多线程调试中，你需要在不同的线程之间切换，以便观察它们的行为。这就像导演在不同的拍摄现场之间切换镜头，确保每个镜头都完美。
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info threads：线程列表，点兵点将info threads命令可以列出所有线程的信息，包括线程ID、状态和当前执行的代码行。这就像点名册，让你知道哪些线程在摸鱼，哪些线程在认真工作。(gdb) info threads Id Target Id Frame 3 Thread 0x7ffff75f7700 (LWP 12345) 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 * 1 Thread 0x7ffff7df8700 (LWP 12343) 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6 2 Thread 0x7ffff7df7700 (LWP 12344) 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6星号（*）表示当前选中的线程。
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thread <id>：切换线程，化身超级英雄thread <id>命令可以让你切换到指定的线程。这就像变身，你可以瞬间变成任何一个线程，观察它的内部状态。(gdb) thread 2 [Switching to thread 2 (Thread 0x7ffff7df7700 (LWP 12344))] #0 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6上面的命令表示切换到线程ID为2的线程。
第三幕：变量查看，揭秘线程的内心世界
在多线程调试中，查看变量的值非常重要，它可以帮助你了解线程的内部状态，找出问题的原因。这就像心理医生，通过分析患者的言行举止，了解他们的内心世界。
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print <variable>：简单粗暴，直接展示print <variable>命令可以打印指定变量的值。这就像直接问问题，简单粗暴，但也很有效。#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> int counter = 0; std::mutex mtx; void increment() { for (int i = 0; i < 100000; ++i) { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); counter++; } } int main() { std::thread t1(increment); std::thread t2(increment); t1.join(); t2.join(); std::cout << "Counter: " << counter << std::endl; // 理想情况下应该是200000 return 0; }编译：
g++ -g -pthread main.cpp -o main启动GDB：
gdb ./main设置断点：
break main.cpp:13(在 increment 函数的循环内部设置断点)运行：
run当程序运行到断点处，你可以使用
print counter命令查看counter的值。 -
display <variable>：持续关注，随时汇报display <variable>命令可以让你持续关注某个变量的值，每次程序暂停时，都会自动显示该变量的值。这就像股票软件，实时更新股价，让你随时掌握市场动态。(gdb) display counter 1: counter = 1234 -
ptype <variable>：知根知底，了解类型ptype <variable>命令可以显示变量的类型。这就像查户口，让你了解变量的出身背景。(gdb) ptype counter type = int -
查看线程局部存储（TLS）变量
线程局部存储（TLS）变量是每个线程独有的变量。在GDB中，你可以使用
thread <id>切换到指定的线程，然后使用print命令查看该线程的TLS变量。#include <iostream> #include <thread> thread_local int tls_var = 0; void worker(int id) { tls_var = id * 10; std::cout << "Thread " << id << ": tls_var = " << tls_var << std::endl; } int main() { std::thread t1(worker, 1); std::thread t2(worker, 2); t1.join(); t2.join(); return 0; }编译：
g++ -g -pthread main.cpp -o main启动GDB：
gdb ./main设置断点：
break main.cpp:9运行：
run当程序运行到断点处，可以使用以下命令查看不同线程的
tls_var的值：(gdb) thread 1 (gdb) print tls_var $1 = 10 (gdb) thread 2 (gdb) print tls_var $2 = 20
高级技巧：GDB脚本，自动化调试
如果你需要进行复杂的调试，可以使用GDB脚本来自动化调试过程。GDB脚本可以包含一系列GDB命令，让你一次性执行多个操作。
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创建一个GDB脚本文件（例如：debug.gdb）
break main.cpp:9 commands info threads thread 1 print counter continue end run上面的脚本表示：
- 在
main.cpp:9设置断点。 - 当程序运行到断点处，执行以下命令：
- 显示所有线程的信息。
- 切换到线程1。
- 打印
counter的值。 - 继续运行程序。
- 运行程序。
- 在
-
使用GDB脚本
gdb ./main -x debug.gdb上面的命令表示使用
debug.gdb脚本来调试main程序。
实战演练：死锁检测
死锁是多线程编程中常见的问题，它会导致程序卡死。GDB可以帮助你检测死锁。
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex mtx1, mtx2;
void thread1() {
mtx1.lock();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟一些操作
mtx2.lock();
std::cout << "Thread 1: Acquired both locks" << std::endl;
mtx2.unlock();
mtx1.unlock();
}
void thread2() {
mtx2.lock();
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 模拟一些操作
mtx1.lock();
std::cout << "Thread 2: Acquired both locks" << std::endl;
mtx1.unlock();
mtx2.unlock();
}
int main() {
std::thread t1(thread1);
std::thread t2(thread2);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}编译： g++ -g -pthread main.cpp -o main
运行： gdb ./main
运行程序直到死锁发生: run
如果程序卡死，按 Ctrl+C 中断程序。
使用 info threads 命令查看所有线程的状态。
(gdb) info threads
Id Target Id Frame
2 Thread 0x7ffff7df7700 (LWP 12344) 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6
* 1 Thread 0x7ffff7df8700 (LWP 12343) 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6可以使用thread apply all bt查看所有线程的堆栈信息：
(gdb) thread apply all bt
Thread 2 (Thread 0x7ffff7df7700 (LWP 12344)):
#0 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6
#1 0x00007ffff7b0d5d8 in std::this_thread::sleep_for<std::chrono::duration<long, std::ratio<1l, 1000000000l> > > (__rtime=...) at /usr/include/c++/9/thread
#2 thread2 () at main.cpp:24
#3 0x00007ffff7b19609 in execute_native_thread_routine (__p=0x600000000260) at ../../../../src/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:80
#4 0x00007ffff79f9ea7 in start_thread (arg=<optimized out>) at pthread_create.c:477
#5 0x00007ffff7ae8b0f in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:95
Thread 1 (Thread 0x7ffff7df8700 (LWP 12343)):
#0 0x00007ffff7a00187 in nanosleep () from /lib64/libc.so.6
#1 0x00007ffff7b0d5d8 in std::this_thread::sleep_for<std::chrono::duration<long, std::ratio<1l, 1000000000l> > > (__rtime=...) at /usr/include/c++/9/thread
#2 thread1 () at main.cpp:16
#3 0x00007ffff7b19609 in execute_native_thread_routine (__p=0x600000000240) at ../../../../src/libstdc++-v3/src/c++11/thread.cc:80
#4 0x00007ffff79f9ea7 in start_thread (arg=<optimized out>) at pthread_create.c:477
#5 0x00007ffff7ae8b0f in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:95通过查看堆栈信息，你可以看到线程1正在等待 mtx2，而线程2正在等待 mtx1，从而确认死锁的发生。
总结：GDB，多线程调试的利器
GDB是多线程调试的利器，它可以让你暂停线程、切换线程、查看变量，从而了解线程的内部状态，找出问题的原因。掌握GDB的使用，可以大大提高你的多线程编程能力。
结束语：调试之路，永无止境
多线程调试是一个复杂的过程，需要不断学习和实践。希望今天的分享能帮助大家更好地掌握GDB的使用，成为多线程编程高手！记住，调试之路，永无止境，但只要你坚持下去，就能克服任何困难！
感谢各位的收看，我们下期再见！