Using rust-gdb to debug rust (by quqi99)

Posted 2022-02-14 quqi99

作者：张华 发表于：2022-01-29
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问题

开始接触Rust, 刚读完一章，先把环境搭起来。

Rust是什么

虽只读完一章，对Rust的基本认识是：
如果说Go是为了方便并发程序的编写(使用了greenthread), 那么Rust解决的是内存安全和并发安全问题。并发安全通常也是由内存安全造成的。这里先说说内存安全。
那么，什么是内存安全呢?简单来说，就是不会出现内存访问错误。当有当程序访问未定义内存的时候才会产生内存错误。像C程序，我们一般看到的内存错误的情况如下：

• 引用空指针

• 使用未初始化内存

• 释放后使用，也就是使用悬垂指针

• 缓冲区溢出，比较数组越界

• 非法释放已经释放过的指针或未分配的指针，也就是重复释放。
  产生上述问题的原因只有一个，就是都访问了未定义的内存。为了保证内存安全，Rust建立了严格的安全内存管理模型：

• 所有权系统，每个被分配的内存都有一个独占其所有权的指针。

• 借用和生命周期，每个变量都有其生命周期，一旦超过生命周期，变量就会被自动释放。如果是借用，则可以通过标记生命周期参数供编译器检查的方式，防止悬垂指针的情况

例如变量b指向内存的一块空间，那b就拥有对这块内存空间的使用权。

• a = b, 相当于将b的所有权Move给a
• b = &b, 这里使用了引用，相当于将b的所有权借用给b，此时对应Save模型，由机器通过类型系统来保证每个引用的安全。
• a = *b, 这里使用了原生指针，将b的原生指针给b, 此时对应UnSave模型，由人来保护代码安全

又例如，对于智能指针，默认是在栈在分配空间，智能指针通过Box在堆上分配空间，程序通过引用借用对象T，这样引用在对象T的作用域结束时就会自动销毁引用，从而避免了内存问题，也不需要使用GC来造成世界暂停有利于实时系统。

因为引入了类型系统，所以也有点类型于区块链编程语言solidity自然会多出很多修饰符，例如mut (let mut b=2;), 加了mut就变量由不可变成了可变，由只读变成了可写。Rust默认不可变这样也提升了安全。

另外，除了引入内存安全模型，Rust也引入了泛型和trait(接口）来帮助抽象，这种抽象可以在编译时静态分发无开销，或者在运行时动态分发最小化开销。性能也非常高。

安装开发环境（Rust + YCM)

# Install Rust
export CARGO_HOME=/bak/rust
export RUSTUP_HOME=/bak/rust
curl https://sh.rustup.rs -sSf |sh
rustc --version

# Install YCM with vimplus - https://github.com/chxuan/vimplus
# then adjust ~/.vimrc according to own habits, eg: using scope
rm -rf ~/.vim*
git clone https://github.com/chxuan/vimplus.git ~/.vimplus
cd ~/.vimplus
./install.sh  #select to compile ycm with python2.7
./update.sh

# Custom your plugins, after modifying ~/.vimrc, then vim a file and run ",,i" to install Plugins
Plug 'fatih/vim-go'
" Conque-GDB doesn't work now
" Plug 'vim-scripts/Conque-GDB'

# Can also set the following configurations in ~/.vimrc
set colorcolumn=80
set belloff=all
" let g:ycm_server_python_interpreter = '/usr/bin/python2.7'

# then configure scope, don't use Conque-GDB
cat << EOF | tee -a ~/.vimrc
" Remove ConqueGdb part for go debug - https://michaelthessel.com/go-vim-debugging-with-gdb/

" YCM或者taglist仅能实现跳到函数定义处，但无法跳到调用函数的所有地方,故仍南要cscope
" cscope -Rbkq 创建索引，在函数处按csc即可跳到调用函数处, css搜索符号
if has("cscope")
   set cscopetag
   " set to 1 if you want the reverse search order.
   set csto=1
   " add any cscope database in current directory
   if filereadable("cscope.out")
      cs add cscope.out
   " else add the database pointed to by environment variable
   elseif \\$CSCOPE_DB !=""
      cs add \\$CSCOPE_DB
   endif

   " show msg when any other cscope db added
   set cscopeverbose
   nmap css :cs find s <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap csg :cs find g <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap csc :cs find c <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap cst :cs find t <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap cse :cs find e <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap csf :cs find f <C-R>=expand("<cfile>")<CR><CR>
   nmap csi :cs find i ^<C-R>=expand("<cfile>")<CR>$<CR>
   nmap csd :cs find d <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
   nmap hello :echo "hello"<CR>
endif
EOF

# Install vim + YCM + rust-analyzer
rustup component add rust-src rustc-dev llvm-tools-preview
sudo apt install build-essential cmake python3-dev libclang1 -y
cd ~/.vim/plugged/YouCompleteMe
git submodule update --init --recursive
./install.py --clang-completer --system-libclang #for c completion

cat << EOF | tee -a ~/.vimrc
set completeopt=menu,menuone                        " disable the function definition preview window
let g:ycm_complete_in_comments=1
let g:ycm_seed_identifiers_with_syntax=1
let g:ycm_collect_identifiers_from_tags_files=1
let g:ycm_goto_buffer_command='horizontal-split'    " horizontal split the window when 'goto' another location
let g:ycm_add_preview_to_completeopt=0              " (need to work with above
let g:ycm_key_invoke_completion='<C-x>'             " Set the key binding which invoke syntax completion
let g:ycm_global_ycm_extra_conf='~/.vim/ycm_extra_conf.py'
let g:ycm_rust_toolchain_root = '/path/.rustup/toolchains/nightly-x86_64-unknown-linux-gnu'
let g:ycm_rust_src_path = '/path/.rustup/toolchains/nightly-x86_64-unknown-linux-gnu/lib/rustlib/src/rust/src'
map <F5> :YcmCompleter GoToDefinitionElseDeclaration<CR>
EOF

使用rust-gdb调试一个例子

cd /bak/rust/
cargo new quqi && cd quqi
cat << EOF | tee -a Cargo.toml
tokio =  version = "1.1", features=["full"] 
EOF
cat << EOF | tee src/lib.rs
#[derive(Clone, Debug)]
pub enum AnimalType 
    Cat,
    Dog,


#[derive(Clone, Debug)]
pub struct Animal 
    pub kind: AnimalType,
    pub name: String,
    pub age: usize,


#[derive(Clone, Debug)]
pub struct Person 
    pub name: String,
    pub pets: Vec<Animal>,
    pub age: usize,

EOF
cat << EOF | tee src/main.rs
use quqi::*;

fn main() 
    let animals: Vec<Animal> = vec![
        Animal 
            kind: AnimalType::Cat,
            name: "Chip".to_string(),
            age: 4,
        ,
        Animal 
            kind: AnimalType::Cat,
            name: "Nacho".to_string(),
            age: 6,
        ,
        Animal 
            kind: AnimalType::Dog,
            name: "Taco".to_string(),
            age: 2,
        ,
    ];

    get_chip(&animals);


fn get_chip(animals: &Vec<Animal>) 
    let chip = animals.get(0);
    println!("chip: :?", chip);

EOF
cargo build  #debug as default
cargo build --release
cargo run
./target/debug/quqi
rust-gdb target/debug/quqi
(gdb) b get_chip
(gdb) r
(gdb) info args
animals = 0x7fffffffd3a8
(gdb) p animals
$1 = (*mut alloc::vec::Vec<quqi::Animal, alloc::alloc::Global>) 0x7fffffffd3a8
(gdb) p *animals
$2 = Vec(size=3) = quqi::Animal kind: quqi::AnimalType::Cat, name: "Chip", age: 4, 
  quqi::Animal kind: quqi::AnimalType::Cat, name: "Nacho", age: 6, quqi::Animal kind: quqi::AnimalType::Dog, name: "Taco", age: 2
(gdb) frame
#0  quqi::get_chip (animals=0x7fffffffd3a8) at src/main.rs:26
26	    let chip = animals.get(0)

Reference

[1] https://blog.csdn.net/quqi99/article/details/78272852
[2] https://blog.csdn.net/quqi99/article/details/121428987
[3] https://blog.logrocket.com/debugging-rust-apps-with-gdb/