因故需要了解std::string类型内存布局。以前没接触过，属于初次产生的需求。正常思路是，写测试程序，带调试信息编译，gdb调试，设法查看内存布局。绝大多数struct、class，若想了解其内存布局，首选方案即此。
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/*
* g++ -Wall -pipe -O0 -g3 -o stddbg stddbg.cpp
*/
#include <string>
#include <iostream>
int main ( int argc, char * argv[] )
{
std::string input;
std::cout << “Please enter a string: “;
/*
* std::getline会一直读取，直至\n
*/
// std::getline( std::cin, input );
/*
* 读取到第一个空白字符(空格、制表符、换行符等)为止
*/
std::cin >> input;
std::cout << “You entered: ” << input << std::endl;
return 0;
}
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gdb -q -nx -x ~/src/gdbinit_x64.txt -x ~/src/gdbhelper.py ./stddbg
set debuginfod enabled on
start
断在main()入口时，查看input变量
(gdb) whatis input
type = std::string
whatis命令只会报变量类型，想看struct、class的成员，得用ptype命令。struct还好说，class有method，直接”ptype input”，输出中method占了大头。ptype有参数，只看类成员，不看类方法。此外，既想了解class内存布局，肯定想知道类成员偏移、大小等信息，ptype也有相应参数。
(gdb) ptype /rmtox input
(gdb) ptype /rmtox std::string
type = class std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> > {
private:
/* 0x0000 | 0x0008 */ struct std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::_Alloc_hider : public std::allocator<char> {
/* 0x0000 | 0x0008 */ std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::pointer _M_p;
/* total size (bytes): 8 */
} _M_dataplus;
/* 0x0008 | 0x0008 */ std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::size_type _M_string_length;
/* 0x0010 | 0x0010 */ union {
/* 0x0010 */ char _M_local_buf[16];
/* 0x0008 */ std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::size_type _M_allocated_capacity;
/* total size (bytes): 16 */
};
/* total size (bytes): 32 */
}
前述输出中，左侧第一列是偏移，第二列是长度。”/rmtox”的具体意义可”help ptype”了解。ptype指定多个选项时，不能写成”/r /m /t /o /x”，只能写成”/rmtox”，这什么病？
可用ptype查看struct、class指定成员
(gdb) ptype /rmtox ((std::string *)0)->_M_dataplus
(gdb) ptype /rmtox std::string::_M_dataplus
/* offset | size */ type = struct std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::_Alloc_hider : public std::allocator<char> {
/* 0x0000 | 0x0008 */ std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::pointer _M_p;
/* total size (bytes): 8 */
}
若是struct，只能用第一种办法，若是class，两种办法均可
(gdb) ptype /rmtox std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::pointer
type = char *
(gdb) ptype /rmtox std::string::_M_string_length
type = unsigned long
若gdb支持Python，可自实现offsetof命令
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import gdb
class Offset ( gdb.Command ) :
def __init__ (self ) :
super( Offset, self ).__init__ ( ‘offsetof’, gdb.COMMAND_DATA )
def invoke ( self, arg, from_tty ) :
arg = arg.strip()
stype = gdb.lookup_type( arg )
print( “%s %s” % ( arg, ‘{‘ ) )
for field in stype.fields() :
print( ‘ %s => %#x’ % ( field.name, field.bitpos // 8 ) )
print( ‘}’ )
Offset()
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(gdb) offsetof std::string
std::string {
_M_dataplus => 0x0
_M_string_length => 0x8
None => 0x10
}
结合前述调试信息，64位std:string内存布局如下:
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std:string
{
/*
* 长度小的时候，_M_dataplus指向_M_local_buf[]
*/
char *_M_dataplus; // +0x0
unsigned long long _M_string_length; // +0x8
char _M_local_buf[16]; // +0x10
// +0x20
}
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windbg的dt，可查看指定结构，给定地址时，同时查看结构内存布局及各成员变量的值。gdb无法完全做到dt的效果，但下面这些命令比较接近:
p /address input
p -raw-values on — input
p -raw-values on — *(std::string *)($rbp-0x40)
$24 = {
_M_dataplus = {
<std::allocator<char>> = {
<__gnu_cxx::new_allocator<char>> = {<No data fields>}, <No data fields>},
members of std::__cxx11::basic_string<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >::_Alloc_hider:
_M_p = 0x7fffffffe0f0 “scz_is_here”
},
_M_string_length = 11,
{
_M_local_buf = “scz_is_here\000\377\177\000″,
_M_allocated_capacity = 7520856799142634355
}
}
顺便提一下gdb调试stddbg时如何分离终端。stddbg会与stdout、stdin打交道，gdb调试可能出现干扰。理想情况是，让gdb在终端A输入输出，让被调试的stddbg在终端B输入输出。
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在终端B中
$ tty && tail -f /dev/null
/dev/pts/B
假设是这个输出，下面会用到
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在终端A中
gdb -q -nx -x ~/src/gdbinit_x64.txt -x ~/src/gdbhelper.py -tty=/dev/pts/B ./stddbg
set debuginfod enabled on
start
若不在命令行指定”-tty”参数，也可在(gdb)提示符下执行
set inferior-tty /dev/pts/B
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终端B中的命令，属于奇技淫巧。gdb调试时，分离终端若无异常，则不必执行终端B中的命令，有异常时不妨一试。所谓异常是指，在终端B中的交互残缺，比如回显异常、换行异常等等。
gdb调试碰上分离终端的需求，可能用tmux更友好些，下面是相关操作:
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tmux
Ctrl-B % (全松开后再按%)
垂直分割
Ctrl-B ” (全松开后再按”)
水平分割
Ctrl-B 方向键 (全松开后再按方向键)
在分割的窗口间切换
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