CN101216802A - 一种交叉调试器中条件断点实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交叉调试器中条件断点实现方法，包括：在目标机端(2)调试代理(21)中设置与主机端(1)调试器前台(11)原始断点数据结构同步的对应断点数据结构；目标机端调试代理利用所述对应断点数据结构对条件断点事件进行一级调试，仅将满足其中所述对应断点数据结构的事件通知并由主机端调试器前台进行二级调试。这种方法将部分调试流程下放到目标机调试代理，降低调试代理和调试器前台的网络通信流量，减轻调试器前台的处理负荷，进一步使用逻辑组合变量实现对条件断点的三种条件的逻辑组合进行灵活配置，从而提高了调试效率和开发人员的工作效率。

Description

一种交叉调试器中条件断点实现方法

技术领域

本发明涉及计算机软件，具体涉及一种交叉调试器中条件断点实现方法。

背景技术

调试器是软件开发人员不可或缺的重要工具。调试器提供的断点功能、程序运行流程控制功能、数据查看功能、以及堆栈分析功能等等，能够有效地帮助软件开发人员快速定位并消除代码中的故障，极大地提高软件开发的效率，增强软件产品的稳定性。在嵌入式领域，由于单板(本文后面称为目标机)上的资源常常很有限，不能在目标机上直接运行调试器程序。因此，嵌入式软件开发通常使用交叉调试模式。

断点功能是调试器的最基础、最核心的功能之一，其具体含义是：用户在被调试程序的指定位置插入一个断点，被调试程序运行过程中遇到断点时停止运行，并把对CPU的控制权交给调试器。这时用户可以查看变量值、查看寄存器值、也可以分析堆栈，以判断程序当前状态，从而定位可能存在于代码中的故障。断点又可以分为普通断点和条件断点两种。对于普通断点，被调试程序一旦遇到断点就立即停止运行，并把控制权交给调试器，这称为断点命中；对于条件断点，被调试程序遇到断点时，满足所设定的条件则停止运行，并把控制权交给调试器，否则跨过该断点继续运行。条件断点通常包含以下三类条件：一是线程号条件，即所设置的断点仅对指定的线程有效；二是忽略次数条件，即断点被遇到指定的次数加1次的时候才生效；三是表达式条件，即当表达式为真时，断点才生效。

交叉调试器的基本体系架构如图1所示，由运行在主机端的调试器前台和运行在目标机的调试代理构成。在现有的交叉调试器中，条件断点的实现方式是：被调试程序遇到断点，操作系统内核通知调试代理，调试代理直接把断点事件告知调试器前台，如果当前断点是一个条件断点，则由调试器前台分析各种条件是否满足，这些条件包括线程号是否匹配，条件表达式的值是否为真，是否之前已经遇到该断点指定的次数，如果所有这些条件(如果用户设置了对应的条件的话)都满足，则让被调试程序停留在断点位置，并向用户报告断点命中，这时用户可以查看变量和堆栈等信息，判断被调试程序的当前状态是否正确；如果至少有一个条件不满足，则跨过当前断点，让被调试程序继续运行。

上述实现方式主要有以下两点不足：

1.效率低下。调试代理每一次向调试器前台报告断点事件以及调试器前台跨过断点并且恢复被调试程序运行，都会产生网络流量。例如，用户给某个断点设置的忽略次数很大，例如10000次，那么该断点在被遇到10001次时才会生效，之前遇到的10000次都应该被忽略，而这本应该被忽略的10000次遇到断点事件，都由调试器前台来处理，不仅会增加网络流量，而且也会给调试器前台和调试代理本身带来很大的负荷。因此，普通的交叉调试器中，条件断点的效率底下。

2.不够灵活。普通的调试器中，条件断点的三种条件(线程号、忽略次数和条件表达式)的逻辑组合关系是固定的，不能灵活配置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是如何提供一种交叉调试器中条件断点实现方法，能够提高条件断点调试效率，进一步支持条件断点的线程号条件、忽略次数条件和表达式条件，并且可以对条件断点的这三种条件的逻辑组合关系进行灵活配置。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种交叉调试器中条件断点实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)在目标机端调试代理中设置与主机端调试器前台原始断点数据结构同步的对应目标断点数据结构；

1.2)目标机端调试代理利用所述对应断点数据结构对条件断点事件进行一级调试，仅将其中满足所述目标断点数据结构的事件通知并由主机端调试器前台进行二级调试。

按照本发明提供的实现方法，该实现方法还包括直接将普通断点事件通知主机端调试器前台进行调试。

按照本发明提供的实现方法，所述步骤1.1)中同步包括调试器前台与调试代理建立调试连接时，须把在建立调试连接之前插入原始断点数据结构的断点信息同步到所述目标断点数据结构中。

按照本发明提供的实现方法，所述步骤1.1)中同步包括插入断点、删除断点或修改断点属性时，须把调试器前台的原始断点数据结构的增、删或修改信息同步到所述目标断点数据结构中。

按照本发明提供的实现方法，所述步骤1.1)中同步包括查询对应断点数据结构详细信息时，须把所述目标断点数据结构中忽略次数信息同步到调试器前台的原始断点数据结构中。

按照本发明提供的实现方法，所述步骤1.1)中同步包括调试器前台与调试代理断开调试连接之后，调试代理销毁所述目标断点数据结构。

按照本发明提供的实现方法，所述断点数据结构是断点表，其中：所述原始断点数据结构包括线程号条件信息、忽略次数条件信息和表达式条件信息中的一种或多种；所述目标断点数据结构对应包括线程号条件信息、忽略次数条件信息和是否设置表达式条件信息中的一种或多种。

按照本发明提供的实现方法，所述线程号条件包括但不限制于是一个整数链表，所述忽略次数条件是非负整数，所述表达式条件是一个符合编程语言语法的表达式，所述是否设置表达式条件包括但不限制于是布尔值。

按照本发明提供的实现方法，所述原始断点数据结构和目标断点数据结构还包括逻辑组合变量，该实现方法还包括根据所述逻辑组合变量选择对所述忽略次数条件的不同解释：不论其它条件是否满足，忽略次数都允许减一，称为第一类逻辑组合；或者其它条件满足，忽略次数才允许减一，称为第二类逻辑组合。该逻辑组合变量包括但不限制于是布尔值。

按照本发明提供的实现方法，所述步骤1.1)中同步包括所述逻辑组合变量同步。

按照本发明提供的实现方法，适用于各种操作系统平台(包括但不限制于Linux操作系统)之上的交叉调试器。

本发明提供的一种交叉调试器中条件断点实现方法，将能够在目标机调试代理中处理的流程尽量放到目标机调试代理中实现，尽可能降低调试代理和调试器前台的网络通信流量，减轻调试器前台的处理负荷，进一步使用逻辑组合变量能对条件断点的三种条件的逻辑组合进行灵活配置，这种方法大大提高了条件调试效率，并且可以对条件断点的这三种条件的逻辑组合关系进行灵活配置，从而提升软件开发人员调试程序的工作效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是交叉调试器系统架构示意图；

图2是断点数据结构；

图3是本发明目标机端调试代理的第一类逻辑组合处理流程；

图4是本发明主机端调试器前台的第一类逻辑组合处理流程；

图5是本发明目标机端调试代理的第二类逻辑组合处理流程；

图6是本发明主机端调试器前台的第二类逻辑组合处理流程。

具体实施方式

首先，说明本发明核心思想：

将能够在目标机调试代理中处理的流程尽量放到目标机调试代理中实现，尽可能降低调试代理和调试器前台的网络通信流量，减轻调试器前台的处理负荷。

第二步，说明本发明实现关键：

1.在主机端的调试器前台中设计断点数据结构，断点可以包含线程号条件、忽略次数条件和表达式条件。其中，线程号条件是一个整数的列表，该列表中的整数表示该断点对所列的一个或多个线程生效，如果该列表为空，则该断点对所有线程生效；忽略次数条件是一个不小于0的整数n，断点在被遇到第n+1次时开始生效；表达式条件是编程语言表示的一个合法的表达式，当条件为真时，断点生效。对插入的所有断点，用断点表维护。

2.在目标机端的调试代理中设计对应的断点数据结构，使得断点可以包含线程号条件、忽略次数条件和表达式条件。线程号条件和忽略次数条件的表示方式和含义与调试器前台中的定义相同，不同的只是表达式条件仅标识当前断点是否设置了表达式条件，而不是一个具体的条件表达式。对插入的所有断点，也是用断点表进行维护。

3.条件断点三种条件的逻辑组合关系：三种条件通常是与的关系，但是对于忽略次数的解释，可以有两种，一是其它两个条件满足的情况下断点才算遇到一次，忽略次数减1；二是被调试程序每一次运行到断点处，不论其它两个条件是否满足，都算遇到一次，忽略次数减1。为此，分别在调试器前台和调试代理中设置变量来标识这种逻辑组合关系，其值可由用户配置。

4.调试过程中，主机端调试器前台中的断点表需要与目标机端调试代理维护的断点表进行同步。以下情况需要进行断点表的同步操作：

①调试器前台与调试代理建立连接的时候，需要把在建立连接之前插入的断点信息同步到目标机调试代理的断点表中；

②插入断点、删除断点和修改断点属性的时候，需要把调试器前台中，断点表的增、删和修改信息同步到目标机调试代理的断点表中；

③查询断点表详细信息的时候，需要把目标机调试代理的断点忽略次数信息同步到调试器前台的断点表中。因为在调试过程中，忽略次数信息是不断更新的，每遇到一次，忽略次数就减一；但是为了减小调试代理与调试器前台的通信量，提高效率，调试代理并不需要每一次更新忽略次数时，都把更新数据同步到调试器前台中，只需要用户在查询断点表信息时，由调试器前台主动从调试代理中获取。

④调试器前台与调试代理断开调试连接之后，调试代理销毁本地维护的断点表。

5.目标机端调试代理的处理流程

调试代理对断点事件的处理，包括但不限制于以下两种情况：

①第一类是被调试程序每一次运行到断点处，不论其它两个条件是否满足，都算遇到一次，忽略次数减1。这种情况的处理流程如附图3所示。

②第二类是当线程号和条件表达式两个条件都满足时，才算遇到一次断点，忽略次数减1。

本发明同样支持其他条件或三种条件的其它逻辑组合情况，仅须进行对应修改和调整。

6.主机端调试器前台的处理流程

调试器前台对断点事件的处理，包括但不限制于以下两种情况：

①第一类是被调试程序每一次运行到断点处，不论其它两个条件是否满足，都算遇到一次，忽略次数减1。这种情况的处理流程如附图5所示。

②第二类是当线程号和条件表达式两个条件都满足时，才算遇到一次断点，忽略次数减1。

本发明同样支持其他条件或三种条件的其它逻辑组合情况，仅须进行对应修改和调整。

第三步，结合本发明实例进一步详细说明本发明：

(一)交叉调试器

如图1所示，交叉调试器主要包含位于主机端1的调试器前台11和位于目标机端2的调试代理21两部分。

(二)断点数据结构

在调试器前台中设计原始断点数据结构(原始断点表)，如图2所示。每一个断点包括线程号表，忽略次数和表达式条件，其中线程号表可以是一个整数链表，忽略次数是非负整数，表达式条件是一个符合编程语言语法的条件表达式。同时设计一个断点表，用于管理系统中的所有断点。设计一个全局变量记录三种条件的逻辑组合关系。

在调试代理中设计对应断点数据结构(对应断点表)和逻辑组合关系全局变量，这些数据结构和全局变量，与调试器前台中不同的只有断点结构的表达式条件字段，这里对应表达式条件的是是否设置表达式条件，为一个布尔值，用于表示本断点是否设置了表达式条件。

插入断点，删除断点或者修改断点属性的时候，调试器前台立即把断点信息同步到调试器的断点链表中。

用户修改条件的逻辑组合关系时，调试器前台也立即把新的组合关系记录下来，并且同步到调试代理中。

退出调试的时候，调试代理销毁所维护的断点表，释放资源。

(三)具体处理流程

第一类：被调试程序每一次运行到断点处，不论其它两个条件是否满足，都算遇到一次，忽略次数减1。

①目标机端调试代理

如图3所示，调试代理处理断点事件的流程具体包括：当检测到被调试程序产生断点事件时，首先检查当前所遇到的断点是否是条件断点，如果不是条件断点，则直接把断点事件通知调试器前台，后续操作由调试器前台进行控制；如果是条件断点，则先判断当前断点的忽略次数是否是0，如果大于0，则忽略次数减1，然后让被调试程序跨过断点继续运行；如果忽略次数等于0，则检查所遇到的断点对当前线程是否有效，如果有效，则把断点事件通知调试器前台；否则让被调试程序跨过断点继续运行。

②主机端调试器前台

如图4所示，调试器前台处理断点事件的流程具体包括：调试器前台收到断点事件上报消息后，首先检查当前断点是否设置了条件表达式。如果没有设置条件表达式，或者设置了表达式条件并且条件表达式的当前值为真，则判定为一次断点命中，当前断点的忽略次数置0，让被调试对象处于停止运行状态，此时用户可查看变量及堆栈等信息；否则，通知调试代理跨过当前断点，让被调试程序继续运行。至此，一次断点事件的处理流程结束。

第二类：当线程号和条件表达式两个条件都满足时，才算遇到一次断点，忽略次数减1

①目标机端调试代理

如图5所示，调试代理处理断点事件的流程具体包括：当检测到被调试程序产生断点事件时，首先检查当前所遇到的断点是否是条件断点，如果不是条件断点，则直接把断点事件通知调试器前台，后续操作由调试器前台进行控制；如果是条件断点，则先判断该断点对当前线程是否有效，如果该断点对当前线程无效，则让当前线程跨过断点继续运行，本次断点事件处理流程结束；如果该断点对当前线程有效，则判断该断点是否设置了条件表达式，如果设置了条件表达式，则把本次断点事件通知调试器前台，后续操作由调试器前台进行控制，目标机端调试代理对本次断点事件的处理流程结束；如果该断点没有设置条件表达式，则判断该断点当前忽略次数是否是0，如果大于0，则忽略次数减1，然后让被调试线程跨过断点继续运行；如果忽略次数等于0，则为一次断点命中，把断点事件通知调试器前台。

②主机端调试器前台

如图6所示，调试器前台处理断点事件的流程具体包括：调试器前台收到断点事件上报消息后，首先检查当前断点是否设置了条件表达式。如果设置了条件表达式并且表达式的值为假，则通知调试代理跨过当前断点，让被调试程序继续运行。如果没有设置条件表达式，或者设置了表达式条件并且条件表达式的当前值为真，则判定该断点的忽略次数，如果该断点的忽略次数为0，则确定为一次断点命中，让被调试对象处于停止运行状态，此时用户可查看变量及堆栈等信息；如果忽略次数大于0，则忽略次数减1，并通知调试代理跨过当前断点，让被调试程序继续运行。至此，调试器前台一次断点事件的处理流程结束。

Claims (10)

1.一种交叉调试器中条件断点实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)在目标机端(2)调试代理(21)中设置与主机端(1)调试器前台(11)原始断点数据结构同步的对应目标断点数据结构；

1.2)目标机端调试代理利用所述目标断点数据结构对条件断点事件进行一级调试，仅将其中满足所述目标断点数据结构的事件通知主机端调试器前台并由主机端调试器前台进行二级调试。

2.根据权利要求1所述实现方法，其特征在于，该实现方法还包括直接将普通断点事件通知主机端(1)调试器前台(11)进行调试。

3.根据权利要求1所述实现方法，其特征在于，所述步骤1.1)中同步包括调试器前台(11)与调试代理(21)建立调试连接时，在建立调试连接之前，插入原始断点数据结构的断点信息同步到所述目标断点数据结构中。

4.根据权利要求1所述实现方法，其特征在于，所述步骤1.1)中同步包括插入断点、删除断点或修改断点属性时，调试器前台(11)的原始断点数据结构的增、删或修改信息同步到所述目标断点数据结构中。

5.根据权利要求1所述实现方法，其特征在于，所述步骤1.1)中同步包括查询对应断点数据结构详细信息时，所述目标断点数据结构中忽略次数信息同步到调试器前台的原始断点数据结构中。

6.根据权利要求1所述实现方法，其特征在于，所述步骤1.1)中同步包括调试器前台(11)与调试代理(21)断开调试连接之后，调试代理销毁所述目标断点数据结构。

7.根据权利要求1-6任一种所述实现方法，其特征在于，所述断点数据结构是断点表，其中：所述原始断点数据结构包括线程号条件信息、忽略次数条件信息和表达式条件信息中的一种或多种；所述目标断点数据结构对应包括线程号条件信息、忽略次数条件信息和是否设置表达式条件信息中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述实现方法，其特征在于，所述线程号条件是一个整数链表，所述忽略次数条件是非负整数，所述表达式条件是一个符合编程语言语法的条件表达式，所述是否设置表达式条件是布尔值。

9.根据权利要求7所述实现方法，其特征在于，所述原始断点数据结构和目标断点数据结构还包括逻辑组合变量，该实现方法还包括根据所述逻辑组合变量选择对所述忽略次数条件的不同解释：其它条件满足，忽略次数才允许减一；或者不论其它条件是否满足，忽略次数都允许减一。

10.根据权利要求9所述实现方法，其特征在于，所述步骤1.1)中同步包括所述逻辑组合变量同步。

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