C開發(fā)中段錯(cuò)誤的三種調(diào)試方法
大家好，我是雜燴君。
嵌入式C開發(fā)，或多或少都遇到段錯(cuò)誤（segmentation fault ）。
段錯(cuò)誤相比于總線錯(cuò)誤，是一種更常見的錯(cuò)誤。
段錯(cuò)誤是怎么產(chǎn)生的呢？
段錯(cuò)誤是因?yàn)樵L問不可訪問的內(nèi)存產(chǎn)生的。
下面是一些典型的段錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因：
- 訪問不存在的內(nèi)存地址
- 訪問只讀的內(nèi)存地址
- 棧溢出
- 內(nèi)存越界
- ……
段錯(cuò)誤實(shí)例
1、實(shí)例1：訪問不存在的內(nèi)存地址
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test==================\n");
int *p = NULL;
*p = 1234;
return 0;
}
2、實(shí)例2：訪問只讀的內(nèi)存地址
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test1==================\n");
char *str = "hello";
str[0] = 'H';
return 0;
}
3、實(shí)例3：棧溢出
static void test(void)
{
char buf[1024 * 1024] = {0};
static int i = 0;
i++;
printf("i = %d\n", i);
test();
}
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test2==================\n");
test();
return 0;
}
4、實(shí)例4：內(nèi)存越界
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test3==================\n");
static char arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4};
printf("arr[10000] = %d\n", arr[10000]);
return 0;
}
段錯(cuò)誤調(diào)試方法
從上面的幾個(gè)例子中，我們應(yīng)該對(duì)段錯(cuò)誤有了一定的認(rèn)識(shí)，但實(shí)際項(xiàng)目中，實(shí)際中，段錯(cuò)誤可能沒有上面的例子那么明顯看出。如果之前沒有這方面的經(jīng)驗(yàn)，可能一時(shí)半會(huì)也定位不到問題。下面分享段錯(cuò)誤的3種調(diào)試方法供大家參考。
我們依舊使用例子來說明，例子：
static void func0(void)
{
printf("This is func0\n");
int *p = NULL;
*p = 1234;
}
static void func1(void)
{
printf("This is func1\n");
func0();
}
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test4==================\n");
func1();
return 0;
}
1、gdb一步步運(yùn)行
使用gdb調(diào)試，打一些斷點(diǎn)、按流程運(yùn)行下去，運(yùn)行到段錯(cuò)誤的地方會(huì)直接提示報(bào)錯(cuò)。
或者使用命令行直接gdb調(diào)試：
這里我們是在x86上運(yùn)行，如果是定位arm嵌入式Linux程序，我們?cè)趺醋龅模?/p>
同樣也是可以使用gdb的，可以參考我們之前分享的文章：VSCode+gdb+gdbserver遠(yuǎn)程調(diào)試ARM程序
2、通過core文件
Linux下，一個(gè)程序崩潰時(shí)，它一般會(huì)在指定目錄下生成一個(gè)core文件。core文件僅僅是一個(gè)內(nèi)存映象(同時(shí)加上調(diào)試信息)，主要是用來調(diào)試的。
core文件可打開與關(guān)閉。相關(guān)命令：
ulimit -c # 查看core文件是否打開
ulimit -c 0 # 禁止產(chǎn)生core文件
ulimit -c unlimited #設(shè)置core文件大小為不限制大小
ulimit -c 1024 #限制產(chǎn)生的core文件的大小不能超過1024KB
0代表關(guān)閉。下面我們打開它：
運(yùn)行程序時(shí)，程序崩潰時(shí)，在程序目錄下會(huì)生成core文件，如：
調(diào)試core文件：
gdb test core
3、利用backtrace進(jìn)行分析
void func0(void)
{
printf("This is func0\n");
int *p = NULL;
*p = 1234;
}
void func1(void)
{
printf("This is func1\n");
func0();
}
void func2(void)
{
printf("This is func2\n");
func1();
}
void dump(int signo)
{
void *array[100];
size_t size;
char **strings;
size = backtrace(array, 100);
strings = backtrace_symbols(array, size);
printf("Obtained %zd stacks.\n", size);
for(int i = 0; i < size; i++)
{
printf("%s\n", strings[i]);
}
free(strings);
exit(0);
}
int main(int argc, char **argv)
{
printf("==================segmentation fault test5==================\n");
signal(SIGSEGV, &dump);
func2();
return 0;
}
當(dāng)程序發(fā)生段錯(cuò)誤時(shí)，內(nèi)核會(huì)向程序發(fā)送SIGSEGV信號(hào)。dump為SIGSEGV信號(hào)處理函數(shù)，其實(shí)現(xiàn)用到了execinfo.h里的兩個(gè)函數(shù)：
int backtrace(void **buffer,int size);
char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size);
backtrace函數(shù)用于獲取當(dāng)前線程的調(diào)用堆棧，獲取的信息將會(huì)被存放在buffer中,它是一個(gè)指針列表。參數(shù) size 用來指定buffer中可以保存多少個(gè)void* 元素。函數(shù)返回值是實(shí)際獲取的指針個(gè)數(shù)，最大不超過size大小 在buffer中的指針實(shí)際是從堆棧中獲取的返回地址，每一個(gè)堆?？蚣苡幸粋€(gè)返回地址。
backtrace_symbols將從backtrace函數(shù)獲取的信息轉(zhuǎn)化為一個(gè)字符串?dāng)?shù)組。參數(shù)buffer應(yīng)該是從backtrace函數(shù)獲取的指針數(shù)組,size是該數(shù)組中的元素個(gè)數(shù)(backtrace的返回值)。函數(shù)返回值是一個(gè)指向字符串?dāng)?shù)組的指針，它的大小同buffer相同。
每個(gè)字符串包含了一個(gè)相對(duì)于buffer中對(duì)應(yīng)元素的可打印信息。它包括函數(shù)名，函數(shù)的偏移地址，和實(shí)際的返回地址。注意：該函數(shù)的返回值是通過malloc函數(shù)申請(qǐng)的空間，因此調(diào)用者必須使用free函數(shù)來釋放指針。如果不能為字符串獲取足夠的空間函數(shù)的返回值將會(huì)為NULL。
以上就是本次介紹的三種定位段錯(cuò)誤問題的方法，可以定位不同程度的問題。
