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Android NDK Crash 定位分析

作者：嘉偉咯
移動(dòng)開發(fā) Android
當(dāng)拿到應(yīng)用的crash日志,如果是在java層出現(xiàn)了異常,相信大家都知道通過堆棧信息查找到奔潰的代碼,但是如果是在native層出現(xiàn)了問題,面對(duì)下面的一堆內(nèi)存地址,有些小伙伴可能就會(huì)覺得無從下手了。

當(dāng)拿到應(yīng)用的crash日志,如果是在java層出現(xiàn)了異常,相信大家都知道通過堆棧信息查找到奔潰的代碼,但是如果是在native層出現(xiàn)了問題,面對(duì)下面的一堆內(nèi)存地址,有些小伙伴可能就會(huì)覺得無從下手了:

  1. 30597 30597 F DEBUG   : *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** 
  2. 30597 30597 F DEBUG   : Build fingerprint: 'Xiaomi/chiron/chiron:8.0.0/OPR1.170623.027/V10.3.1.0.ODECNXM:user/release-keys'                 
  3. 30597 30597 F DEBUG   : Revision: '0' 
  4. 30597 30597 F DEBUG   : ABI: 'arm64' 
  5. 30597 30597 F DEBUG   : pid: 30535, tid: 30535, name: me.linjw.ndkdemo  >>> com.me.linjw.ndkdemo <<< 
  6. 30597 30597 F DEBUG   : signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL), fault addr -------- 
  7. 30597 30597 F DEBUG   : Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated' 
  8. 30597 30597 F DEBUG   :     x0   0000000000000000  x1   0000000000007747  x2   0000000000000006  x3   0000000000000008 
  9. 30597 30597 F DEBUG   :     x4   8000000000808080  x5   8000000000808080  x6   8000000000808080  x7   0000000000000008 
  10. 30597 30597 F DEBUG   :     x8   0000000000000083  x9   d6a0828f4d3c1493  x10  0000000000000000  x11  0000000000000001 
  11. 30597 30597 F DEBUG   :     x12  ffffffffffffffff  x13  0000000000000001  x14  003275d83bd3efb5  x15  0000c345d3d41566 
  12. 30597 30597 F DEBUG   :     x16  0000007b582112e8  x17  0000007b581b2d2c  x18  0000007ffd3ce5c8  x19  0000000000007747 
  13. 30597 30597 F DEBUG   :     x20  0000000000007747  x21  0000007b5520d000  x22  0000000000000000  x23  0000007b5821c878 
  14. 30597 30597 F DEBUG   :     x24  0000000000000004  x25  0000007b55214c98  x26  0000000000000000  x27  0000000000000001 
  15. 30597 30597 F DEBUG   :     x28  0000000000000001  x29  0000007ffd3cf8c0  x30  0000007b58166e54                                       
  16. 30597 30597 F DEBUG   :     sp   0000007ffd3cf880  pc   0000007b581b2d34  pstate 0000000060000000 
  17. 30597 30597 F DEBUG   : 
  18. 30597 30597 F DEBUG   : backtrace: 
  19. 30597 30597 F DEBUG   :     #00 pc 0000000000069d34  /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
  20. 30597 30597 F DEBUG   :     #01 pc 000000000001de50  /system/lib64/libc.so (abort+88) 
  21. 30597 30597 F DEBUG   :     #02 pc 0000000000025644  /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
  22. 30597 30597 F DEBUG   :     #03 pc 0000000000091204  /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
  23. 30597 30597 F DEBUG   :     #04 pc 0000000000091484  /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
  24. 30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
  25. 30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 
  26. 30597 30597 F DEBUG   :     #07 pc 000000000000909c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.o 

莫慌,這篇博客就來講講怎么分析這份崩潰日志。

[[443052]]

信號(hào)首先第一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是信號(hào)(signal)機(jī)制,它其實(shí)是進(jìn)程間通信的一種方式。在處理ndk crash日志的時(shí)候可以大概理解為錯(cuò)誤碼,它描述了錯(cuò)誤的大概原因。例如上面的log,可以看到這個(gè)程序是因?yàn)镾IGABRT這個(gè)信號(hào)奔潰的,它的碼字是6:

  1. 06-04 19:05:38.910 30597 30597 F DEBUG : signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL), fault addr -------- 

我們常見的信號(hào)有下面這些:

從表里面我們知道SIGABRT信號(hào)的觸發(fā)原因是通過C函數(shù)abort()發(fā)送為assert()使用,也就是說它是個(gè)斷言失敗,從日志里面我們還能看到abort的信息:

  1. Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated' 

堆棧分析但是光知道SIGABRT信號(hào)我們是很難定位到問題的。所以我們還需要分析下面的堆棧信息,找到對(duì)應(yīng)的代碼:

  1. 30597 30597 F DEBUG   : backtrace: 
  2. 30597 30597 F DEBUG   :     #00 pc 0000000000069d34  /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
  3. 30597 30597 F DEBUG   :     #01 pc 000000000001de50  /system/lib64/libc.so (abort+88) 
  4. 30597 30597 F DEBUG   :     #02 pc 0000000000025644  /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
  5. 30597 30597 F DEBUG   :     #03 pc 0000000000091204  /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
  6. 30597 30597 F DEBUG   :     #04 pc 0000000000091484  /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
  7. 30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
  8. 30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 
  9. 30597 30597 F DEBUG   :     #07 pc 000000000000909c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.odex (offset 0x9000) 

從這里我們可以分析到libnative-lib.so里面的Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative調(diào)用了willCrash函數(shù),然后在willCrash函數(shù)里面觸發(fā)了異常:

  1. 30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
  2. 30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 

C++ 編譯器的函數(shù)名修飾

細(xì)心的同學(xué)可能會(huì)有疑問,函數(shù)名明明是顯示的_Z9willCrashv,為啥我會(huì)說是willCrash?它和下面的Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative有什么區(qū)別?

我們可以先來看看源代碼確認(rèn)下我沒有騙你:

那為什么willCrash在編譯之后so里面會(huì)變成_Z9willCrashv?這主要是C++編譯器的函數(shù)名修飾功能在作怪。由于c++是支持重載的,也就是只要參數(shù)不一樣,函數(shù)的名字可以相同。

這個(gè)重載其實(shí)在編譯期就能確定，所以編譯器實(shí)現(xiàn)重載的原理是給函數(shù)加上修飾符，例如在函數(shù)后面拼接上參數(shù)類型簡寫，這里_Z9willCrashv最后拼接的v就代表void,說明該函數(shù)沒有參數(shù)。

也就是說雖然你在代碼里面寫的是同樣的函數(shù)名，但是在編譯之后，重載的函數(shù)其實(shí)就變成了不同名字的不同函數(shù)。

解釋完了_Z9willCrashv我們?cè)賮碚f說Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative，為什么它又沒有被修飾呢?原因就在于函數(shù)上面的extern "C"，它告訴編譯器將這個(gè)函數(shù)當(dāng)做c語言的函數(shù)來處理。而c語言是沒有重載這一說的，所以也就不會(huì)改變它原本的函數(shù)名。

指令偏移地址

然后方法名+號(hào)后面的數(shù)字是指的什么?方法行數(shù)嗎?實(shí)際去代碼里面看Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative只有一行代碼,找不到20行，同樣willCrash也沒有80行:

這里我們來解釋下+號(hào)后面的值的意義。我們都知道c/c++代碼都是需要編譯成二進(jìn)制文件之后才能運(yùn)行,而實(shí)際上程序就是通過執(zhí)行二進(jìn)制文件中的一條條指令來運(yùn)行的。上面日志中的#06 pc 000000000000f728指的就是出現(xiàn)問題的時(shí)候Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative執(zhí)行到了0x000000000000f728這個(gè)地址的指令,而后面的+20指的是這個(gè)地址相對(duì)方法起始地址的偏移。

說起來可能比較難以理解,這里我們直接通過反匯編libnative-lib.so來幫助理解。ndk提供了objdump工具用于反匯編,由于不同cpu架構(gòu)的反編譯工具也是不一樣的,大家可以根據(jù)需要找到對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行反匯編:

  1. LinJW@LinJWdeMacBook-Pro  ~/Library/Android/sdk/ndk  find . -name "*objdump" 
  2. ./20.0.5594570/toolchains/x86-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/i686-linux-android-objdump 
  3. ./20.0.5594570/toolchains/x86-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/i686-linux-android/bin/objdump 
  4. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/aarch64-linux-android/bin/objdump 
  5. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/x86_64-linux-android-objdump 
  6. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-objdump 
  7. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/i686-linux-android-objdump 
  8. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump 
  9. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/arm-linux-androideabi/bin/objdump 
  10. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/x86_64-linux-android/bin/objdump 
  11. ./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/i686-linux-android/bin/objdump 
  12. ./20.0.5594570/toolchains/x86_64-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/x86_64-linux-android-objdump 
  13. ./20.0.5594570/toolchains/x86_64-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/x86_64-linux-android/bin/objdump 
  14. ./20.0.5594570/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump 
  15. ./20.0.5594570/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/arm-linux-androideabi/bin/objdump 
  16. ./20.0.5594570/toolchains/aarch64-linux-android-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/aarch64-linux-android/bin/objdump 
  17. ./20.0.5594570/toolchains/aarch64-linux-android-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-objdump 

我這邊使用的是aarch64-linux-android-objdump,命令如下:

  1. aarch64-linux-android-objdump -S ./libnative-lib.so 

然后我們搜索Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative找到這個(gè)方法的定義:

  1. 000000000000f714 <Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative@@Base>: 
  2.     f714:   d10083ff    sub sp, sp, #0x20 
  3.     f718:   a9017bfd    stp x29, x30, [sp,#16] 
  4.     f71c:   910043fd    add x29, sp, #0x10 
  5.     f720:   f90007e0    str x0, [sp,#8] 
  6.     f724:   f90003e1    str x1, [sp] 
  7.     f728:   97ffff0a    bl  f350 <_Z9willCrashv@plt> 
  8.     f72c:   a9417bfd    ldp x29, x30, [sp,#16] 
  9.     f730:   910083ff    add sp, sp, #0x20 
  10.     f734:   d65f03c0    ret 
  11.     f738:   d100c3ff    sub sp, sp, #0x30 
  12.     f73c:   a9027bfd    stp x29, x30, [sp,#32] 
  13.     ... 

然后我們上面看到的pc 000000000000f728其實(shí)指的就是f728這個(gè)地址的指令,也就是bl指令,這個(gè)指令用于調(diào)用子程序,于是我們可以容易猜出這行指令的作用是跳轉(zhuǎn)到willCrash方法:

  1. f728: 97ffff0a bl f350 <_Z9willCrashv@plt> 

而Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative的起始地址為000000000000f714，于是可以計(jì)算出000000000000f728相對(duì)函數(shù)起始地址的偏移為0xf728-0xf714=0x14，而0x14在十進(jìn)制里面就是20。

addr2line

如果對(duì)這些匯編指令比較熟悉的話當(dāng)然可以分析定位問題,但是一般的安卓程序員可能對(duì)這塊比較陌生。所以我們可以用addr2line工具直接定位到源代碼。

我們從下面log可以得到兩個(gè)地址000000000000f728、000000000000f60c

  1. 30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
  2. 30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 

使用這個(gè)命令的前提是我們要有帶符號(hào)的so庫,因?yàn)橐话闱闆r下打包到apk里面的so都是不帶符號(hào)的(可以大概理解成java層的混淆,去掉了符號(hào)信息),所以如果直接從apk里面解壓出so,然后使用addr2line會(huì)得到下面結(jié)果，全是問號(hào):

  1. ??:? 

帶符號(hào)的so一般會(huì)在編譯的過程中生成,所以可以在app/build目錄里面遞歸搜索下,而且不同cpu架構(gòu)也需要用不同的addr2line,命令如下:

  1. aarch64-linux-android-addr2line -e ./app/build/intermediates/cmake/debug/obj/arm64-v8a/libnative-lib.so 000000000000f728 000000000000f60c 

得到結(jié)果:

  1. /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:19 
  2. /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:13 

我們來對(duì)比下源碼就能找到崩潰的原因是delete了字符串常量的內(nèi)存:

ndk-stack作為認(rèn)真看到這里的同學(xué),我必須要獎(jiǎng)勵(lì)好學(xué)的你一個(gè)福利,那就是ndk-stack,他也在ndk里面:

  1. NDK目錄/prebuilt/darwin-x86_64/bin/ndk-stack 

首先我們將含有native crash的log保存到crash_log.txt用-dump參數(shù)出入,然后將所有帶符號(hào)的so放到某個(gè)目錄下,用-sym參數(shù)傳入:

  1. ndk-stack -sym ./app/build/intermediates/cmake/debug/obj/arm64-v8a/ -dump ~/Downloads/crash_log.txt 

然后它就會(huì)對(duì)native堆棧使用addr2line和目錄下的so去轉(zhuǎn)換,最終輸出帶符號(hào)的堆棧信息:

  1. ********* Crash dump: ********** 
  2. Build fingerprint: 'Xiaomi/chiron/chiron:8.0.0/OPR1.170623.027/V10.3.1.0.ODECNXM:user/release-keys' 
  3. Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated' 
  4. #00 0x0000000000069d34 /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
  5. #01 0x000000000001de50 /system/lib64/libc.so (abort+88) 
  6. #02 0x0000000000025644 /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
  7. #03 0x0000000000091204 /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
  8. #04 0x0000000000091484 /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
  9. #05 0x000000000000f60c /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
  10.                                                                                                            willCrash() 
  11.                                                                                                            /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:13:5 
  12. #06 0x000000000000f728 /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+2 
  13. 0) 
  14.                                                                                                            Java_com_cvte_tv_ndkdemo_MainActivity_callNative 
  15.                                                                                                            /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:19:5 
  16. #07 0x000000000000909c /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.odex (offset 0x9000) 

ndk-stack在開始解析 logcat 輸出時(shí)將查找第一行星號(hào),所以拷貝的時(shí)候記得這行不能缺少:

  1. *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** 

當(dāng)然通常情況下我們直接將logcat出來的所有日志傳給它就好，它會(huì)自動(dòng)根據(jù)星號(hào)行識(shí)別出native堆棧:

  1. adb logcat | ndk-stack路徑 -sym 存放帶符號(hào)so庫目錄的路徑 

 

責(zé)任編輯：未麗燕 來源： 簡書
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