C++ 调试另一个线程更改我的数据的实例

我有一个庞大的全球结构阵列。阵列的某些区域绑定到单个线程，这些线程可以修改其阵列区域，而无需使用关键部分。但数组中有一个特殊区域，所有线程都可以访问该区域。访问数组这些部分的代码需要小心地使用关键部分（每个数组元素都有自己的关键部分），以防止两个线程同时写入结构

现在我有一个神秘的错误，我正试图追逐，它是发生不可预测的，非常罕见。似乎其中一个结构中填充了一些错误的数字。一个明显的解释是，当另一个线程被排除在外时，它意外地被允许设置这个数字

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不幸的是，跟踪这个bug几乎是不可能的。出现错误数据的数组元素每次都不同。我希望能够为bug设置某种陷阱，如下所示：我将为数组元素N输入一个关键部分，然后我知道没有其他线程能够接触数据，然后（直到我退出关键部分）为调试工具设置某种标志，表示“如果任何其他线程试图更改此处的数据，请中断并向我显示令人不快的源代码补丁”…但我怀疑不存在此类工具…或者确实存在？或者我应该采用一些完全不同的调试方法。

我知道两种处理此类错误的方法：

1） 反复阅读代码，寻找可能的错误。我可以考虑两个可能导致这种情况的错误：不同步的访问或不正确的内存地址写入。也许你有更多的想法

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2） 日志，记录日志。添加大量可选跟踪（OutputDebugString或日志文件），在每个关键位置，包含足够的信息-索引、变量值等。最好使用一些#ifdef添加此跟踪。复制错误并尝试从日志中了解发生了什么。

用透明的静音类包装数据如何？然后可以应用附加的锁状态检查

class critical_section;

template < class T >
class element_wrapper
{
public:
    element_wrapper(const T& v) : val(v) {}
    element_wrapper() {}
    const element_wrapper& operator = (const T& v) {
#ifdef _DEBUG_CONCURRENCY 
        if(!cs->is_locked())
            _CrtDebugBreak();
#endif
        val = v;
        return *this;
    }
    operator T() { return val; }
    critical_section* cs;
private:
    T val;
};

实际上，可以使用

：：tryInterCriticalSection

（如果成功，后面跟着

：：LeaveCriticalSection

）来确定是否拥有关键部分，而不是自定义

关键部分：：locked

标志。尽管如此，上面的实现几乎一样好

因此，适当的用法是：

typedef std::vector< element_wrapper<int> > cont_t;

void change(cont_t::reference x) { x.lock(); x = 1; x.unlock(); }

int main()
{
    cont_t container(10, 0); 

    std::for_each(container.begin(), container.end(), &change);
}

typedef std:：vectorcont；
无效更改（cont_t:：reference x）{x.lock（）；x=1；x.unlock（）；}
int main（）
{
容器（10,0）；
std:：for_each（container.begin（）、container.end（）、&change）；
}

您最好（最快）的赌注仍然是修改互斥代码。正如您所说，这是显而易见的解释-为什么不尝试真正找到解释（通过逻辑）而不是额外的提示（通过编码）这可能是不确定的？如果代码检查没有发现有用的东西，您仍然可以使用互斥代码并将其用于测试运行。第一次尝试不应该是在系统中重现错误，而是确保互斥实现线程的正确实现（从2开始）它们都会一次又一次地尝试访问相同的数据结构，每个数据结构都有一个随机的小延迟，以使它们在时间线上抖动。如果此测试导致出现错误的互斥，而您在代码中根本无法识别，那么您就成了某种依赖于体系结构的影响的受害者（可能是指令重新排序、多核缓存不一致等）并需要找到另一个互斥实现。如果您发现互斥中存在明显的错误，请尝试在实际系统中利用它（插入代码以使错误更频繁地出现）因此，您可以确保这确实是您最初问题的原因。

我在骑车上班时考虑过这一点。处理这一问题的一种可能方法是，在没有通过关键部分所有权进行主动访问和保护时，将有问题的内存部分设置为只读。这是假设问题是由于线程不拥有适当的临界段而写入内存

这有很多限制，使它无法工作。最重要的是，我认为您只能逐页设置权限（我相信是4K）。因此，这可能需要对您的分配方案进行一些非常具体的更改，以便您可以缩小要保护的适当部分。第二个问题是，如果另一个线程主动拥有该关键部分，它将不会捕获写入内存的恶意线程。但它会捕获该线程并导致立即访问如果关键部分未被拥有，则启用

您可以将EnterCriticalSection调用更改为：

EnterCriticalSection()
VirtualProtect( … PAGE_READWRITE … );

VirtualProtect( … PAGE_READONLY … );
LeaveCriticalSection()

并将LeaveCriticalSection调用更改为：

EnterCriticalSection()
VirtualProtect( … PAGE_READWRITE … );

VirtualProtect( … PAGE_READONLY … );
LeaveCriticalSection()

下面的代码块显示了对

intmain（intargc，char*argv[]1
{
无符号字符*mem；
int i；
德沃德·德沃尔德；
//这假设页面大小为4K
mem=malloc（4096*10）；
对于（i=0；i<10；i++）
mem[i*4096]=i；
//将第二页设置为只读。来自malloc的分配为
//不一定在页面边界上，但这肯定会在
//第二页。
printf（“VirtualProtect res=%d\n”，
虚拟保护（mem+4096，
1，//结束设置整个页面
第页（只读，&dwOld））；
//我还能读吗
对于（i=1；i<10；i++）
printf（“%d”，mem[i*4096]）；
printf（“\n”）；
//除了第二页外，其他所有页面都可以写入
对于（i=0；i<10；i++）
if（i！=1）//避免我们设置为只读的第二页
mem[i]=1；
//这会导致访问冲突
mem[4096]=1；
}