linux段错误（Segmentation fault）调试方式

我们在用C/C++语言写程序的时侯，内存管理的绝大部分工作都是需要我们来做的。实际上，内存管理是一个比较繁琐的工作，无论你多高明，经验多丰富，难免会在此处犯些小错误，而通常这些错误又是那么的浅显而易于消除。但是手工“除虫”（debug），往往是效率低下且让人厌烦的，本文将就"段错误"这个内存访问越界的错误谈谈如何快速定位这些"段错误"的语句。
下面将就以下的一个存在段错误的程序介绍几种调试方法：

     1  dummy_function (void)
     2  {
     3          unsigned char *ptr = 0x00;
     4          *ptr = 0x00;
     5  }
     6
     7  int main (void)
     8  {
     9          dummy_function ();
    10
    11          return 0;
    12  }

作为一个熟练的C/C++程序员，以上代码的bug应该是很清楚的，因为它尝试操作地址为0的内存区域，而这个内存区域通常是不可访问的禁区，当然就会出错了。我们尝试编译运行它:

xiaosuo@gentux test $ ./a.out
段错误

果然不出所料，它出错并退出了。
1.利用gdb逐步查找段错误:
这种方法也是被大众所熟知并广泛采用的方法，首先我们需要一个带有调试信息的可执行程序，所以我们加上“-g -rdynamic"的参数进行编译，然后用gdb调试运行这个新编译的程序,具体步骤如下:

xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic d.c
xiaosuo@gentux test $ gdb ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

(gdb) r
Starting program: /home/xiaosuo/test/a.out

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x08048524 in dummy_function () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;
(gdb)

哦？！好像不用一步步调试我们就找到了出错位置d.c文件的第4行，其实就是如此的简单。
从这里我们还发现进程是由于收到了SIGSEGV信号而结束的。通过进一步的查阅文档(man 7 signal)，我们知道SIGSEGV默认handler的动作是打印”段错误"的出错信息，并产生Core文件，由此我们又产生了方法二。
2.分析Core文件：
Core文件是什么呢？

The default action of certain signals is to cause a process to terminate and produce a core dump file, a disk file containing an image of the process's memory at the time of termination. A list of the signals which cause a process to dump core can be found in signal(7).

以上资料摘自man page(man 5 core)。不过奇怪了，我的系统上并没有找到core文件。后来，忆起为了渐少系统上的拉圾文件的数量（本人有些洁癖，这也是我喜欢Gentoo的原因之一），禁止了core文件的生成，查看了以下果真如此，将系统的core文件的大小限制在512K大小，再试:

xiaosuo@gentux test $ ulimit -c
0
xiaosuo@gentux test $ ulimit -c 1000
xiaosuo@gentux test $ ulimit -c
1000
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
段错误 (core dumped)
xiaosuo@gentux test $ ls
a.out core d.c f.c g.c pango.c test_iconv.c test_regex.c

core文件终于产生了，用gdb调试一下看看吧:

xiaosuo@gentux test $ gdb ./a.out core
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

warning: Can't read pathname for load map: 输入/输出错误.
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
Core was generated by `./a.out'.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0 0x08048524 in dummy_function () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;

哇，好历害，还是一步就定位到了错误所在地，佩服一下Linux/Unix系统的此类设计。
接着考虑下去，以前用windows系统下的ie的时侯，有时打开某些网页，会出现“运行时错误”，这个时侯如果恰好你的机器上又装有windows的编译器的话，他会弹出来一个对话框，问你是否进行调试，如果你选择是，编译器将被打开，并进入调试状态，开始调试。
Linux下如何做到这些呢？我的大脑飞速地旋转着，有了，让它在SIGSEGV的handler中调用gdb，于是第三个方法又诞生了:
3.段错误时启动调试:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>

void dump(int signo)
{
        char buf[1024];
        char cmd[1024];
        FILE *fh;

snprintf(buf, sizeof(buf), "/proc/%d/cmdline", getpid());
        if(!(fh = fopen(buf, "r")))
                exit(0);
        if(!fgets(buf, sizeof(buf), fh))
                exit(0);
        fclose(fh);
        if(buf[strlen(buf) - 1] == '\n')
                buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
        snprintf(cmd, sizeof(cmd), "gdb %s %d", buf, getpid());
        system(cmd);

exit(0);
}

void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}

编译运行效果如下:

xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic f.c
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

Attaching to program: /home/xiaosuo/test/a.out, process 9563
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
(gdb) bt
#0  0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
#1  0xb7ee4b53 in waitpid () from /lib/libc.so.6
#2  0xb7e925c9 in strtold_l () from /lib/libc.so.6
#3  0x08048830 in dump (signo=11) at f.c:22
#4  <signal handler called>
#5  0x0804884c in dummy_function () at f.c:31
#6  0x08048886 in main () at f.c:38

怎么样？是不是依旧很酷？
以上方法都是在系统上有gdb的前提下进行的，如果没有呢？其实glibc为我们提供了此类能够dump栈内容的函数簇，详见/usr/include/execinfo.h（这些函数都没有提供man page，难怪我们找不到），另外你也可以通过 gnu的手册进行学习。
4.利用backtrace和objdump进行分析:
重写的代码如下:

#include <execinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

void dump(int signo)
{
        void *array[10];
        size_t size;
        char **strings;
        size_t i;

size = backtrace (array, 10);
strings = backtrace_symbols (array, size);

printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size);

for (i = 0; i < size; i++)
printf ("%s\n", strings[i]);

free (strings);

exit(0);
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}

编译运行结果如下：

xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic g.c
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
Obtained 5 stack frames.
./a.out(dump+0x19) [0x80486c2]
[0xffffe420]
./a.out(main+0x35) [0x804876f]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0xb7e02866]
./a.out [0x8048601]

这次你可能有些失望,似乎没能给出足够的信息来标示错误,不急,先看看能分析出来什么吧,用objdump反汇编程序,找到地址0x804876f对应的代码位置:

xiaosuo@gentux test $ objdump -d a.out

8048765:       e8 02 fe ff ff          call   804856c <signal@plt>
804876a:       e8 25 ff ff ff          call   8048694 <dummy_function>
804876f:       b8 00 00 00 00          mov    $0x0,%eax
8048774:       c9                      leave

我们还是找到了在哪个函数(dummy_function)中出错的,信息已然不是很完整,不过有总比没有好的啊!
后记:
本文给出了分析"段错误"的几种方法,不要认为这是与孔乙己先生的"回"字四种写法一样的哦,因为每种方法都有其自身的适用范围和适用环境,请酌情使用,或遵医嘱。
Note:打印数字是却用%s也会出现段错误。

xiaosuo@gentux test $ ./a.out
段错误

果然不出所料，它出错并退出了。
1.利用gdb逐步查找段错误:
这种方法也是被大众所熟知并广泛采用的方法，首先我们需要一个带有调试信息的可执行程序，所以我们加上“-g -rdynamic"的参数进行编译，然后用gdb调试运行这个新编译的程序,具体步骤如下:

(gdb) r
Starting program: /home/xiaosuo/test/a.out

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x08048524 in dummy_function () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;
(gdb)

core文件终于产生了，用gdb调试一下看看吧:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>

void dump(int signo)
{
        char buf[1024];
        char cmd[1024];
        FILE *fh;

exit(0);
}

void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}

编译运行效果如下:

怎么样？是不是依旧很酷？
以上方法都是在系统上有gdb的前提下进行的，如果没有呢？其实glibc为我们提供了此类能够dump栈内容的函数簇，详见/usr/include/execinfo.h（这些函数都没有提供man page，难怪我们找不到），另外你也可以通过gnu的手册进行学习。
4.利用backtrace和objdump进行分析:
重写的代码如下:

#include <execinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

void dump(int signo)
{
        void *array[10];
        size_t size;
        char **strings;
        size_t i;

size = backtrace (array, 10);
strings = backtrace_symbols (array, size);

printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size);

for (i = 0; i < size; i++)
printf ("%s\n", strings[i]);

free (strings);

exit(0);
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}

编译运行结果如下：

这次你可能有些失望,似乎没能给出足够的信息来标示错误,不急,先看看能分析出来什么吧,用objdump反汇编程序,找到地址0x804876f对应的代码位置:

xiaosuo@gentux test $ objdump -d a.out

我们还是找到了在哪个函数(dummy_function)中出错的,信息已然不是很完整,不过有总比没有好的啊!
后记:
本文给出了分析"段错误"的几种方法,不要认为这是与孔乙己先生的"回"字四种写法一样的哦,因为每种方法都有其自身的适用范围和适用环境,请酌情使用,或遵医嘱。
Note:打印数字是却用%s也会出现段错误。

linux段错误（Segmentation fault）调试方式相关推荐

linux read函数段错误,linux C++ 莫名奇异的段错误(segmentation fault)，无法调用其他函数...
进来在linux下开发C++项目,遇到了非常奇怪的bug. 项目须要多线程实现,在写好代码后,每当执行到线程函数内部,当内部调用其他函数如printf.fopen等时就会提示段错误(segmentat ...
总结段错误(Segmentation fault)
总结段错误(Segmentation fault) 1)往受到系统保护的内存地址写数据有些内存是内核占用的或者是其他程序正在使用,为了保证系统正常工作,所以会受到系统的保护,而不能任意访问. 1 # ...
QT安装段错误segmentation fault
QT安装段错误segmentation fault 如需转载请标明出处:http://blog.csdn.net/itas109 QQ技术交流群:129518033 文章目录 QT安装段错误segme ...
C 总线错误 (bus error) - 段错误 (segmentation fault)
C 总线错误 (bus error) - 段错误 (segmentation fault) 两个常见的运行时错误: bus error (core dumped) - 总线错误 (信息已转储) seg ...
C/C++编程：linux下的段错误(Segmentation fault)产生的原因及调试方法(经典)
简而言之,产生段错误就是访问了错误的内存段,一般是你没有权限,或者根本就不存在对应的物理内存,尤其常见的是访问0地址. 一般来说,段错误就是指访问的内存超出了系统所给这个程序的内存空间,通常这个值是 ...
宋宝华：让Linux的段错误(segmentation fault)不再是一个错误
今天周末,娃儿们配合不闹事,写一篇短小精悍的文章吧,反正文章长了大家也没时间看.今天文章的目标是,如何在进程访问空指针等情况下,产生段错误后,不再退出而是继续运行. 这件事情,对于熔断(meltdow ...
Ubuntu--(8)段错误Segmentation fault (core dumped)
段错误指访问的内存超出了系统给这个程序所设定的内存空间,例如访问了不存在的内存地址.访问了系统保护的内存地址.访问了只读的内存地址等等情况,例如: 访问不存在的内存地址 #include<st ...
段错误(Segmentation fault)
段错误背景 Debug 背景在使用MPI并行化矩阵乘向量的实验中,发现如果矩阵的规模规模较大时,就会导致段错误. 将错误代码进行简化,如下所示 /* File name: seg_error.c ...
【BUG】ELF文件执行时出现段错误Segmentation fault，解决：使用010编辑器修改ELF文件不可执行段权限
问题:段错误,.eh_frame不可执行. 需求:改执行权限. 工具:010 Editer,我的版本:12.0.1 Windows 10. 工具下载:010编辑器官网下载页. 第一步查看段的执行权限 ...
怎么编写段错误(Segmentation fault)的程序
On Unix-like operating systems, a process that accesses invalid memory receives the SIGSEGV signal. ...

linux段错误（Segmentation fault）调试方式

linux段错误（Segmentation fault）调试方式相关推荐

最新文章

热门文章