2. 条件断点与观察点实战

任务目标

编写一个包含循环和变量修改的C程序，使用GDB条件断点（break if）在变量满足特定条件时暂停，并使用观察点（watch）监控变量变化，分析程序执行行为。

环境依赖

Linux系统，gcc与gdb已安装。无需额外库。

完整代码

// loop_demo.c
#include <stdio.h>

int main() {
    int sum = 0;
    int target = 42;
    for (int i = 1; i <= 100; i++) {
        sum += i;
        if (i == 50) {
            sum = 0;  // 人为重置，制造观察点触发场景
        }
    }
    printf("sum = %d\n", sum);
    return 0;
}

编译与调试步骤

# 编译（-g 加入调试信息）
gcc -g -o loop_demo loop_demo.c

# 启动gdb
gdb ./loop_demo

GDB调试命令序列

# 在gdb内依次执行：

# 1. 在循环体内第8行（sum += i）设置条件断点：当 i == 50 时暂停
(gdb) break loop_demo.c:8 if i == 50
(gdb) run

# 此时应暂停，查看变量值：
(gdb) print i
(gdb) print sum

# 2. 继续执行到循环结束
(gdb) continue

# 3. 重新运行，设置观察点监控 sum 的变化
(gdb) break loop_demo.c:8 if i == 49   # 先停在 i=49，便于观察下一次变化
(gdb) run
(gdb) watch sum
(gdb) continue

# 观察点触发时，gdb会显示 sum 的旧值和新值
# 第一次触发：sum 从 1225 变为 0（i=50时被重置）
# 第二次触发：sum 从 0 变为 50（i=50的sum += i执行后）

# 4. 查看调用栈与当前行，确认位置
(gdb) bt
(gdb) list

验证方法与通过条件

• 条件断点验证：执行 break loop_demo.c:8 if i == 50 后 run，gdb应暂停在第8行，且 print i 输出 50，print sum 输出 1225（即1到49的累加和）。若暂停时i值不是50，则条件断点未生效。
• 观察点验证：在i==49处暂停后设置 watch sum，执行 continue。观察点应触发两次：第一次sum从1225变为0（i=50的if重置），第二次sum从0变为50（i=50的sum+=i执行）。若只触发一次或值变化不符，说明观察点监控逻辑有误。
• 程序行为分析：通过上述暂停点可确认：循环正常累加至i=49时sum=1225；i=50时先被重置为0，再累加50，因此最终sum值等于51到100的累加和（即3775）。printf输出应为 sum = 3775。

预期输出（确定性结果）

程序最终输出：sum = 3775

该结果由代码逻辑直接推出：i=50时sum被重置为0，之后从50累加到100，总和为(50+100)*51/2=3825，但i=50时先执行sum+=i（此时sum=0+50=50），随后i=51到100累加，最终sum=50+(51+100)*50/2=50+3775=3825？——更正：i=50时sum先被重置为0，然后执行sum+=i得到50；i=51到100累加和为(51+100)*50/2=3775，因此最终sum=50+3775=3825。但注意if(i==50)在sum+=i之后执行，因此i=50时sum先加50再被重置为0，随后i=51到100累加3775，最终sum=3775。以上推导以代码实际执行顺序为准。