Question

在Visual Studio中调试C ++项目时，一些数据断点从未命中过。

所以我写了一些测试代码：

#include <iostream>
#include <stdint.h>

void test(uint32_t* p)
{
    *p = 0;

    // set a data breakpoint on p

    *((char*)p + 2) = 0x1;

    std::cout << *p << std::endl;
}

uint32_t* alloc(size_t offset)
{
    char* p = new char[sizeof(uint32_t) + offset];
    p = p + offset;
    return (uint32_t*)p;
}

int main()
{
    test(alloc(0));    // test #1
    test(alloc(2));    // test #2
}

如您所见，在功能测试中，* p的值将首先归零，然后它会被隐式更改，我得到了一个litte-endian CPU 必须是65536。

如果在p（4字节）上设置数据断点以检测更改，你会得到两个不同的结果：命中与否。这取决于该p的地址指向。

在上面的测试代码中，测试＃1将会命中，测试＃2将不会，＃1和＃2之间的区别是返回的地址 alloc（0）和alloc（2）。

MSDN上的这篇文章How to: Set a Data Breakpoint没有谈到这一点。

数据断点不能在未对齐的地址上工作吗？

Answer 1

使用x86上的调试寄存器，在CPU的帮助下设置数据断点;关于他们，英特尔手册说（§17.2.5）：

断点地址寄存器（调试寄存器DR0到DR3）和每个断点的LENn字段定义了数据或I / O断点的连续字节地址范围。 LENn字段允许指定1-，2-，4- ，或8字节范围，从相应调试寄存器（DRn）中指定的线性地址开始。的两字节范围必须在字边界上对齐; 4字节范围必须在双字边界上对齐。 I / O. 地址是零扩展的（从16位到32位，用于与所选调试中的断点地址进行比较寄存器）。这些要求由处理器强制执行;它使用LENn字段位来屏蔽低地址位在调试寄存器中。 未对齐的数据或I / O断点地址不会产生有效的结果。

（强调补充）

因此，限制在于硬件。

Answer 2

详细说明原因：

数据断点使用CPU的调试寄存器。在x86上，通过屏蔽地址“低位：

，这些调试寄存器与其数据大小对齐

16bits（2字节）断点获得其最低地址位清除(addr & -2)。
32位（4字节）断点将其2个最低地址位清除(addr & -4)。
64位（8字节）断点将其3个最低地址位清除(addr & -8)。

当x86 CPU访问内存时，它通过以与调试寄存器地址相同的方式屏蔽它来比较地址，如果两者相等则它会触发断点。

这是简化调试断点比较器中电子电路的技巧：只需要比较两个对齐的地址。

以电子方式转换为伪代码：

if(!((address ^ debug_address) & debug_mask))
    breakpoint();

而不是：

if((address >= debug_address) & (address < debug_address_plus_length))
    breakpoint();

在硅片中实现这一点要复杂得多，并且会降低CPU的运行速度。即使在软件中，第一个也会运行得更快。

只要所有内存访问都已对齐，地址屏蔽技巧就可以正常工作。

因此，假设 p 指向 0xF02 ，断点为32位（4字节），则断点地址与((0xF02 & -4) == 0xF00)对齐。

注意：-4是0xFFFFFFFC（32位）或0xFFFFFFFFFFFFFFFC（64位）

然后访问地址（0xF02 + 2 == 0xF04）

然后CPU在将其与调试断点地址（0xF00）进行比较之前屏蔽0xF04 ((0xF04 & -4) == 0xF04)。

它们不匹配，因此CPU不会触发断点。

为什么数据断点不适用于未对齐的地址

2 个答案: