使用 gdb 调试 C++ 多线程程序

发表于   |   分类于   |   阅读次数

调试死锁程序

　　分析死锁问题是比较简单的，因为当发生死锁时，进程会僵住，这时我们只需要杀死进程，让系统产生一个 core dump 文件，然后再对这个 core dump 文件进行分析即可。至于如何才能在 Linux 生成 core dump 文件，可以参见这篇文章。
　　下面的 C++ 程序，有可能出现两个线程都在等待对方释放互斥锁，从而导致死锁：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
std::mutex m1, m2;
void foo()
{
    std::lock_guard<std::mutex> g1(m1);
    std::lock_guard<std::mutex> g2(m2);
    std::cout << "I'm foo!" << std::endl;
}
void bar()
{
    std::lock_guard<std::mutex> g1(m2);
    std::lock_guard<std::mutex> g2(m1);
    std::cout << "I'm bar!" << std::endl;
}
int main()
{
    std::thread t1(foo);
    std::thread t2(bar);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

　　编译好这个程序，并运行：

1
2
3
4
$ g++ -std=c++11 -g -o main main.cpp -lpthread
$ while true ; do
> ./main 
> done &

　　查看发生死锁的进程 ID，杀死这个进程，让系统生成它的 core dump 文件：

1
2
3
4
5
$ ps aux | grep main
ubuntu    4184  0.0  0.1  31844  1792 pts/0    Sl   03:01   0:00 ./main
$ kill -s SIGSEGV 4184
$ ls /var/crash
!home!ubuntu!main.4184.1514790137.11

　　可以看到，系统生成了core dump 文件，放在了/var/crash目录下，这样就可以使用 gdb 进行分析：

1
$ gdb ./main /var/crash/\!home\!ubuntu\!main.4184.1514790137.11

　　查看进程有哪些线程正在执行：

1
2
3
4
5
6
7
8
(gdb) info threads
  Id   Target Id         Frame
* 1    Thread 0x7f109b2e4740 (LWP 4184) 0x00007f109aebd9dd in pthread_join (
    threadid=139709282297600, thread_return=0x0) at pthread_join.c:90
  2    Thread 0x7f1099a49700 (LWP 4186) __lll_lock_wait ()
    at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:135
  3    Thread 0x7f109a24a700 (LWP 4185) __lll_lock_wait ()
    at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:135

　　可以看到，线程 2 和线程 3 正在等待互斥锁，可以查看线程 2 的信息：

1
2
3
(gdb) thread 2
[Switching to thread 2 (Thread 0x7f1099a49700 (LWP 4186))]
#0  __lll_lock_wait () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:135

　　打印线程 2 的堆栈信息，可以看到是哪一行代码正在尝试获取锁：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
(gdb) backtrace
#0  __lll_lock_wait () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/lowlevellock.S:135
#1  0x00007f109aebee0d in __GI___pthread_mutex_lock (mutex=0x6052e0 <m1>)
    at ../nptl/pthread_mutex_lock.c:80
#2  0x0000000000401007 in __gthread_mutex_lock (__mutex=0x6052e0 <m1>)
    at /usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/5/bits/gthr-default.h:748
#3  0x0000000000401536 in std::mutex::lock (this=0x6052e0 <m1>)
    at /usr/include/c++/5/mutex:135
#4  0x00000000004015bc in std::lock_guard<std::mutex>::lock_guard (
    this=0x7f1099a48e50, __m=...) at /usr/include/c++/5/mutex:386
#5  0x00000000004011b7 in bar () at main.cpp:18
#6  0x000000000040289f in std::_Bind_simple<void (*())()>::_M_invoke<>(std::_Index_tuple<>) (this=0x153bdb8) at /usr/include/c++/5/functional:1531
#7  0x00000000004027f8 in std::_Bind_simple<void (*())()>::operator()() (
    this=0x153bdb8) at /usr/include/c++/5/functional:1520
#8  0x0000000000402788 in std::thread::_Impl<std::_Bind_simple<void (*())()> >::_M_run() (this=0x153bda0) at /usr/include/c++/5/thread:115
#9  0x00007f109abebc80 in ?? () from /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6
#10 0x00007f109aebc70a in start_thread (arg=0x7f1099a49700) at pthread_create.c:333
#11 0x00007f109a65a82d in clone () at ../sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/clone.S:109

　　从上面的输出可以发现，线程 2 在main.cpp的第 18 行的位置等待互斥锁。

参考资料