GDB观察和捕捉断点
GDB 调试器支持在程序中打 3 种断点，分别为普通断点、观察断点和捕捉断点。其中 break 命令打的就是普通断点，而 watch 命令打的为观察断点。catch 命令建立捕捉断点。
观察断点
GDB 调试程序的过程中，借助观察断点可以监控程序中某个变量或者表达式的值，只要发生改变，程序就会停止执行。相比普通断点，观察断点不需要我们预测变量（表达式）值发生改变的具体位置。
GDB可以使用 break 命令在程序某一行的位置打断点。但还有一些场景，我们需要监控某个变量或者表达式的值，通过值的变化情况判断程序的执行过程是否存在异常或者 Bug。这种情况下，break 命令显然不再适用，这是就可以使用 watch 命令。对于监控 C、C++ 程序中某变量或表达式的值是否发生改变，watch 命令的语法非常简单，如下所示：
(gdb) watch cond
其中，conde 指的就是要监控的变量或表达式。强调一下，watch 命令的功能是：只有当被监控变量（表达式）的值发生改变，程序才会停止运行。
和 watch 命令功能相似的，还有 rwatch 和 awatch 命令。其中：
（1）、rwatch 命令：只要程序中出现读取目标变量（表达式）的值的操作，程序就会停止运行；
（2）、awatch 命令：只要程序中出现读取目标变量（表达式）的值或者改变值的操作，程序就会停止运行。
示例：
[root@all c]# gdb main -q Reading symbols from /root/c/main...done. (gdb) l 1 #include<stdio.h> 2 int main(int argc,char* argv[]) 3 { 4 int num = 1; 5 while(num<100) 6 { 7 num *= 2; 8 } 9 printf("num=%d\n",num); 10 return 0; (gdb) 11 } (gdb) b 4 # 使用break打断点 Breakpoint 1 at 0x4004d3: file main.c, line 4. (gdb) r # 执行程序 Starting program: /root/c/main Breakpoint 1, main (argc=1, argv=0x7fffffffe278) at main.c:4 4 int num = 1; (gdb) watch num # 监控程序中 num 变量的值 Hardware watchpoint 2: num (gdb) c # 继续执行，当 num 值发生改变时，程序才停止执行 Continuing. Hardware watchpoint 2: num Old value = 0 New value = 2 main (argc=1, argv=0x7fffffffe278) at main.c:5 5 while(num<100) (gdb) c # num 值发生了改变，继续执行程序 Continuing. Hardware watchpoint 2: num Old value = 2 New value = 4 main (argc=1, argv=0x7fffffffe278) at main.c:5 5 while(num<100) (gdb)
可以看到在程序运行过程中，通过借助 watch 命令监控 num 的值，后续只要 num 的值发生改变，程序都会停止。如果我们想查看当前建立的观察点的数量，借助如下指令即可：
(gdb) info watchpoints
对于使用 watch（rwatch、awatch）命令监控 C、C++ 程序中变量或者表达式的值，有以下几点需要注意：
- 当监控的变量（表达式）为局部变量（表达式）时，一旦局部变量（表达式）失效，则监控操作也随即失效；
- 如果监控的是一个指针变量（例如 *p），则 watch *p 和 watch p 是有区别的，前者监控的是 p 所指数据的变化情况，而后者监控的是 p 指针本身有没有改变指向；
- 这 3 个监控命令还可以用于监控数组中元素值的变化情况，例如对于 a[10] 这个数组，watch a 表示只要 a 数组中存储的数据发生改变，程序就会停止执行。
捕捉断点
GDB使用 catch 命令建立捕捉断点。捕捉断点的作用是，监控程序中某一事件的发生，例如程序发生某种异常时、某一动态库被加载时等等，一旦目标时间发生，则程序停止执行。
捕捉断点监控某一事件的发生，等同于在程序中该事件发生的位置打普通断点。建立捕捉断点的方式很简单，就是使用 catch 命令，其基本格式为：
(gdb) catch event
其中，event 参数表示要监控的具体事件。对于使用 GDB 调试 C、C++ 程序，常用的 event 事件类型如表 1 所示。
| event 事件 | 含 义 |
|---|---|
| throw [exception] | 当程序中抛出 exception 指定类型异常时，程序停止执行。如果不指定异常类型（即省略 exception），则表示只要程序发生异常，程序就停止执行。 |
| catch [exception] | 当程序中捕获到 exception 异常时，程序停止执行。exception 参数也可以省略，表示无论程序中捕获到哪种异常，程序都暂停执行。 |
| load [regexp] unload [regexp] |
其中，regexp 表示目标动态库的名称，load 命令表示当 regexp 动态库加载时程序停止执行；unload 命令表示当 regexp 动态库被卸载时，程序暂停执行。regexp 参数也可以省略，此时只要程序中某一动态库被加载或卸载，程序就会暂停执行。 |
注意，当前 GDB 调试器对监控 C++ 程序中异常的支持还有待完善，使用 catch 命令时，有以下几点需要说明：
- 对于使用 catch 监控指定的 event 事件，其匹配过程需要借助 libstdc++ 库中的一些 SDT 探针，而这些探针最早出现在 GCC 4.8 版本中。也就是说，想使用 catch 监控指定类型的 event 事件，系统中 GCC 编译器的版本最低为 4.8，但即便如此，catch 命令是否能正常发挥作用，还可能受到系统中其它因素的影响。
- 当 catch 命令捕获到指定的 event 事件时，程序暂停执行的位置往往位于某个系统库（例如 libstdc++）中。这种情况下，通过执行 up 命令，即可返回发生 event 事件的源代码处。
- catch 无法捕获以交互方式引发的异常。
如同 break 命令和 tbreak 命令的关系一样（前者的断点是永久的，后者是一次性的），catch 命令也有另一个版本，即 tcatch 命令。tcatch 命令和 catch 命令的用法完全相同，唯一不同之处在于，对于目标事件，catch 命令的监控是永久的，而 tcatch 命令只监控一次，也就是说，只有目标时间第一次触发时，tcath 命令才会捕获并使程序暂停，之后将失效。
示例：
#include <iostream> using namespace std; int main(){ int num = 1; while(num <= 5){ try{ throw 100; }catch(int e){ num++; cout << "next" << endl; } } cout << "over" << endl; return 0; }
观察程序可以看出，当前程序中通过 throw 手动抛出了 int 异常，此异常能够被 catch 成功捕获。假设我们使用 catch 命令监控：只要程序中引发 int 异常，程序就停止执行：
(gdb) catch throw int <-- 指定捕获“throw int”事件 Catchpoint 1 (throw) (gdb) r <-- 执行程序 Starting program: ~/demo/main.exe Catchpoint 1 (exception thrown), 0x00007ffff7e81762 in __cxa_throw () from /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 <-- 程序暂停执行 (gdb) up <-- 回到源码 #1 0x0000555555555287 in main () at main.cpp:8 8 throw 100; (gdb) c <-- 继续执行程序 Continuing. next Catchpoint 1 (exception thrown), 0x00007ffff7e81762 in __cxa_throw () from /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (gdb) up #1 0x0000555555555287 in main () at main.cpp:8 8 throw 100; (gdb)
如上所示，借助 catch 命令设置了一个捕获断点，该断点用于监控 throw int 事件，只要发生程序就会暂停执行。由此当程序执行时，其会暂停至 libstdc++ 库中的某个位置，借助 up 指令我们可以得知该异常发生在源代码文件中的位置。
同理，我们也可以监控 main.cpp 程序中发生的 catch event 事件
(gdb) catch catch int Catchpoint 1 (catch) (gdb) r Starting program: ~/demo/main.exe Catchpoint 1 (exception caught), 0x00007ffff7e804d3 in __cxa_begin_catch () from /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (gdb) up #1 0x00005555555552d0 in main () at main.cpp:9 9 }catch(int e){ (gdb) c Continuing. next Catchpoint 1 (exception caught), 0x00007ffff7e804d3 in __cxa_begin_catch () from /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 (gdb) up #1 0x00005555555552d0 in main () at main.cpp:9 9 }catch(int e){ (gdb)
甚至于，在个别场景中，还可以使用 catch 命令监控 C、C++ 程序动态库的加载和卸载。就以 main.exe 为例，其运行所需加载的动态库可以使用 ldd 命令查看，例如：
[root@bogon demo]# ldd main.exe linux-vdso.so.1 => (0x00007fffbc1ff000) libstdc++.so.6 => /usr/lib64/libstdc++.so.6 (0x0000003e75000000) libm.so.6 => /lib64/libm.so.6 (0x00000037eee00000) libgcc_s.so.1 => /lib64/libgcc_s.so.1 (0x0000003e74c00000) libc.so.6 => /lib64/libc.so.6 (0x00000037ee200000) /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00000037eda00000)
就以监控 libstdc++.so.6 为例，在 GDB 调试器中，通过执行如下指令，即可监控该动态库的加载：
(gdb) catch load libstdc++.so.6 Catchpoint 1 (load) (gdb) r Starting program: ~/demo/main.exe Catchpoint 1 Inferior loaded /lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 /lib/x86_64-linux-gnu/libgcc_s.so.1 /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 /lib/x86_64-linux-gnu/libm.so.6 0x00007ffff7fd37a5 in ?? () from /lib64/ld-linux-x86-64.so.2
