1.3 数组下：使用 GDB 调试 Golang 代码-编程书籍在线阅读平台-duidaima 堆代码

1.3 数组下：使用 GDB 调试 Golang 代码
问题回顾
本文章主要是为了回答上一篇文章的问题，并且介绍一下在这个过程中以及后续都会使用到的调试工具 gdb
请查看下面一段代码，会输出什么，为什么？
A: 5 8 B: 8 8 C: 5 5 D: 5 6
```
package main

import (
    "fmt"
)

func main() {
    s: = [] int {
        1, 2
    }
    s = append(s, 3, 4, 5)
    fmt.Println(len(s), cap(s))
}
```
在讲解 slice 初始化的过程中，为什么 s2 , s3 打印的数组指针都是 0x587450 ?
slice 扩容算法是否遗漏了什么？
首先我们回顾一下上一篇文章当中讲到的 slice 扩容的算法:
1.如果需要的最小容量比两倍原有容量大，那么就取需要的容量
2.如果原有 slice 长度小于 1024 那么每次就扩容为原来的两倍
3.如果原 slice 大于等于 1024 那么每次扩容就扩为原来的 1.25 倍
按照这个逻辑进行套用:
1. s 初始化时 len=2
2. s = append(s, 3, 4, 5) 此时需要的最小容量为 5 > 2*2
3.按照这个逻辑最后的答案应该是 C: 5 5
4.但是如果大家运行过这段代码应该会知道这个答案是 D: 5 6 为什么呢？这个逻辑和我们之前了解到的不太一样啊
接下来我们就使用 gdb 调试一下看看结果

使用 GDB 调试 Golang 代码
调试 go 程序我们常用的调试工具其实是 dlv 这个工具非常好用，并且可以很好的和 VS Code Goland 等 IDE 进行结合，但是它无法调试 runtime 的代码，这个时候就要使用上 gdb 了，如果大家不需要调试 runtime 的代码的话还是建议使用 dlv
安装
```
brew install gdb # for mac
```
如果是 linux 使用自带的包管理工具进行安装即可
注意安装完成之后需要在 home 目录上添加相关配置
```
vim ~/.gdbinit

# 输入下面
add-auto-load-safe-path $GOROOT/src/runtime/runtime-gdb.py # 这里将 $GOROOT 替换为你的 GO 安装目录
```
如果你是 mac 首次安装 gdb 需要给 gdb 签名，可以参考: https://gist.github.com/hlissner/898b7dfc0a3b63824a70e15cd0180154

编译代码
我们使用 -gcflags=all="-N -l" 禁用内联优化方便后面调试。
在 mac 上如果不加 -ldflags='-compressdwarf=false' 在 gdb 调试的时候可能会提示 No symbol table is loaded. Use the "file" command.
这是因为为了减少二进制大小会默认压缩 DWARF 调试信息，这个在 mac 和 windows 上部分工具不支持，linux 一般没有这个问题
加上 -ldflags='-compressdwarf=false' 这个标志可以禁用压缩方便调试
```
go build -o bin/03_q1_slice_cap -gcflags=all="-N -l" -ldflags='-compressdwarf=false' 02_array/03_q1_slice_cap/main.go
```
进入 GDB 调试窗口
-tui 表示同时显示代码窗口
```
gdb -tui ./bin/03_q1_slice_cap
```
如下图所示，回车几次之后出现 Loading Go Runtime support. 就说明正常了

常用调试命令
b 文件名:行数打断点
info b 当前的断点情况
r 运行程序知道断点处
c 继续执行到下一个断点
s 单步执行，如果有调用函数则进入函数，注意和 n 的区别
n 单步执行，如果有调用的函数不会进入函数内部
until 退出循环
until:行号执行到指定行
info locals 当前堆栈的所有变量
info args 打印参数
info goroutines 查看所有的 goroutine 及其 ID
help 帮助
q 退出
调试
知道如何操作之后，我们开始干活
1.首先给 append 函数打一个断点 b main.go:11
2.然后执行到断点处 r
3.如下图所示，单步运行进入到 slice 的扩容函数中 s

4.接下来我们使用 n 一直单步执行到扩容算法结束，使用 info locals 打印变量。我们可以发现这个时候计算出的 newcap 和我们最初预计的一样是 5，那哪里出了问题呢？我们继续使用 n 接着看

5.如下图所示，执行到这里我们发现， newcap 被重新赋值了，并且这个时候 capmem=48 PtrSize=8 所以最后的出来了 newcap 等于 6

知道问题出现在哪里之后我们可以再来看一下源代码，有一个内存对齐的函数
```
// Returns size of the memory block that mallocgc will allocate if you ask for the size.
func roundupsize(size uintptr) uintptr {
    if size < _MaxSmallSize {
        if size <= smallSizeMax - 8 {
            return uintptr(class_to_size[size_to_class8[divRoundUp(size, smallSizeDiv)]])
        } else {
            return uintptr(class_to_size[size_to_class128[divRoundUp(size - smallSizeMax, largeSizeDiv)]])
        }
    }
    if size + _PageSize < size {
        return size
    }
    return alignUp(size, _PageSize)
}

const (
    _MaxSmallSize = 32768 smallSizeDiv = 8 smallSizeMax = 1024 largeSizeDiv = 128 _NumSizeClasses = 67 _PageShift = 13
)

var class_to_size = [_NumSizeClasses] uint16 {
    0, 8, 16, 32, 48, 64, 80, 96, 112, ...
}
var class_to_allocnpages = [_NumSizeClasses] uint8 {
    0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, ...
}
```
可以发现我们之前在计算 capmem 的时候传入的 capmem = roundupsize(uintptr(newcap) * sys.PtrSize) 值是 5*8=40 最后对齐出的结果就是 48 了

总结
slice 扩容算法
如果需要的最小容量比两倍原有容量大，那么就取需要的容量
如果原有 slice 长度小于 1024 那么每次就扩容为原来的两倍
如果原 slice 大于等于 1024 那么每次扩容就扩为原来的 1.25 倍
除此之外扩容容量计算完成之后，还会进行一次内存对齐操作
搜索 slice 扩容策略很多都会说第 2、3 点但是没有说 1, 4 点就会造成一些困惑

GDB 调试
mac 下安装使用 gdb 比较麻烦，建议使用 linux
一般情况下我们还是建议使用 dlv 进行调试，如果有 runtime 库的调试需求可以使用 gdb

学习了 gdb 的安装以及基本使用方式，你之前有类似的经历么？一般会在什么情况下使用 gdb 进行调试

问题 2 解答: 在讲解 slice 初始化的过程中，为什么 s2 , s3 打印的数组指针都是 0x587450 ?
在讲解 makeslice 的时候我们有说到最后一步会调用 mallocgc 分配内存，看这个函数的源码我们就能发现，有一步判断，如果容量为 0 会返回一个固定的地址
```
if size == 0 {
    return unsafe.Pointer(&zerobase)
}
```
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