交換二叉樹節點時，為什么GDB監視點在不相關的行上停止？

Question

我試圖交換二叉樹中的兩個節點A和B ，以便它們實際存儲在內存中的位置發生更改，但樹形拓撲未更改。 我為與父節點交換節點添加了特殊處理，但似乎仍然無法正常工作。 我將Valgrind與vgdb一起使用，以便可以捕獲內存錯誤並獲得一致的地址。 如果我有一棵像

78
  \
   40
  /  \
5c   c5

然后我嘗試交換A=40和B=5c ，鏈接變得混亂。 具體來說，是40->right 。 在其上設置觀察點（ watch -l ），我發現memcpy將40->right設置為5c->right （ NULL ），但后來又通過if(a_l.left == b){將其更改為A if(a_l.left == b){這顯然是不可能的。 在組裝中使用movq而不是movb之前，我曾有一個觀察點報告這樣的錯誤行，但是我很確定這次我的大小是正確的，因為我一開始沒有這樣做，而且沒有它可以通過任何交換來實現，但我已將其修復，現在它可以通過一打來解決。 我會在每次操作后檢查樹，因此錯誤在這里。 這是我可以管理的最簡單的演示：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>

typedef struct avl_node avl_node;
struct avl_node{
    avl_node *left, *right, *parent;
    signed char balance;
    char data[];
};

avl_node *avl_root(avl_node *n){
    while(n && n->parent){
        n = n->parent;
    }
    return n;
}

inline static int avl_check_links(avl_node *n){
    if(!n)return 1;
    if(n->left){
        if(n->left->parent != n){
            return 0;
        }
        if(!avl_check_links(n->left)){
            return 0;
        }
    }
    if(n->right){
        if(n->right->parent != n){
            return 0;
        }
        if(!avl_check_links(n->right)){
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

void avl_swap_nodes(avl_node *a, avl_node *b, size_t size){
    avl_node a_l = *a, b_l = *b;
    char tmp[sizeof(avl_node) + size];
    memcpy(tmp, a, sizeof(avl_node) + size);
    memcpy(a, b, sizeof(avl_node) + size);
    memcpy(b, tmp, sizeof(avl_node) + size);
    if(a_l.left){
        a_l.left->parent = b;
    }
    if(a_l.right){
        a_l.right->parent = b;
    }
    if(b_l.left){
        b_l.left->parent = a;
    }
    if(b_l.right){
        b_l.right->parent = a;
    }
    if(a_l.parent){
        if(a_l.parent->left == a){
            a_l.parent->left = b;
        }else{
            a_l.parent->right = b;
        }
    }
    if(b_l.parent){
        if(b_l.parent->left == b){
            b_l.parent->left = a;
        }else{
            b_l.parent->right = a;
        }
    }
    if(a_l.parent == b){
        if(b_l.left == a){
            b->left = a_l.left;
            a->left = b;
        }else{
            b->right = a_l.right;
            a->right = b;
        }
        a->parent = b_l.parent;
        b->parent = a;
    }else if(b_l.parent == a){//GDB stops here on a watch -l a->right
        if(a_l.left == b){
            a->left = b_l.left;
            b->left = a;
        }else{
            a->right = b_l.right;
            b->right = a;
        }
        b->parent = a_l.parent;
        a->parent = b;
    }
    assert(avl_check_links(avl_root(a)));
    assert(avl_check_links(avl_root(b)));
}

int main(void){
    avl_node a, b, c, d;
    a = (avl_node){.right=&b};
    b = (avl_node){.left=&c, .right=&d, .parent=&a};
    c = (avl_node){.parent=&b};
    d = (avl_node){.parent=&b};
    assert(avl_check_links(avl_root(&a)));
    avl_swap_nodes(&b, &c, 0);
}

為什么GDB停在錯誤的行上？ 我認為這可能與我使用vgdb有關：當我單步執行時，它還會跳過一些行。 還有為什么第二次更改a->right ？ 謝謝。

您可以通過執行gcc -g -o main main.c ， valgrind --vgdb=yes --vgdb-error=0 ./main& gdb main來使此文件與gcc，gdb和valgrind的合理最新版本一起運行。 tar rem | vgdb tar rem | vgdb ， b avl_swap_nodes ， c ， watch -l a->right ，然后通過反復執行c ，然后依次Ctrl-d或kill ，然后Ctrl-d整潔地擺脫vgdb進程。

Answer 1

我發現了這一點，但這很不好玩，所以我要回答自己的問題。 節點交換代碼錯誤。 這是一個有效的版本

#include <stddef.h>
void avl_swap_nodes(avl_node *a, avl_node *b, size_t size){
    avl_node a_l = *a, b_l = *b;
    char tmp[offsetof(avl_node, data) + size];
    memcpy(tmp, a, offsetof(avl_node, data) + size);
    memcpy(a, b, offsetof(avl_node, data) + size);
    memcpy(b, tmp, offsetof(avl_node, data) + size);
    if(a_l.parent == b){
        if(b_l.left == a){
            a->left = b;
        }else{
            a->right = b;
        }
        b->parent = a;
        if(a->parent){
            if(a->parent->left == b){
                a->parent->left = a;
            }else{
                a->parent->right = a;
            }
        }
    }else if(b_l.parent == a){
        if(a_l.left == b){
            b->left = a;
        }else{
            b->right = a;
        }
        a->parent = b;
        if(b->parent){
            if(b->parent->left == a){
                b->parent->left = b;
            }else{
                b->parent->right = b;
            }
        }
    }else{
        if(a->parent){
            if(b->parent == a->parent){
                if(a->parent->left == b){
                    a->parent->left = a;
                    b->parent->right = b;
                }else{
                    a->parent->right = a;
                    b->parent->left = b;
                }
            }else{
                if(a->parent->left == b){
                    a->parent->left = a;
                }else{
                    a->parent->right = a;
                }
            }
        }
        if(b->parent && b->parent != a->parent){
            if(b->parent->left == a){
                b->parent->left = b;
            }else{
                b->parent->right = b;
            }
        }
    }
    if(a->left){
        a->left->parent = a;
    }
    if(a->right){
        a->right->parent = a;
    }
    if(b->left){
        b->left->parent = b;
    }
    if(b->right){
        b->right->parent = b;
    }
    ASSERT_ALL(avl_root(a));
    ASSERT_ALL(avl_root(b));
}

GDB之所以在錯誤的行上報告監視點，是因為先前的內存寫入溢出。 例如，在匯編中使用movq而不是movb時，或者執行char a; ((int*)&a) = (int)0;時，可能會發生這種情況char a; ((int*)&a) = (int)0; char a; ((int*)&a) = (int)0; 在C，或當您memcpy超過你的意思。 這最后一個是導致我的代碼出現問題的原因。 考慮結構struct A{int a; char b[];); struct A{int a; char b[];); 。 由於結構的填充， sizeof(struct A)可能為8，而offsetof(struct A, b)可能為4。因此，如果我們通過添加數據來計算struct A的大小以及最后在靈活數組中的數據， size到sizeof(struct A) ，我們將計算一個比其應該大4個字節的值。 解決方案是使用offsetof(struct A, b); 代替。

GDB跳過行的原因是因為我使用的是valgrind --vgdb=yes而不是valgrind --vgdb=full 。