段错误信息的获取和调试

2024-07-01 02:09:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、段错误信息的获取

程序发生段错误时，提示信息很少，下面有几种查看段错误的发生信息的途径。

1、dmesg

dmesg 可以在应用程序崩溃时，显示内存中保存的相关信息。

如下所示，通过 dmesg 命令可以查看发生段错误的程序名称、引起段错误发生的内存地址、指令指针地址、堆栈指针地址、错误代码、错误原因等。

root@#dmesg [ 6357.422282] a.out[3044]: segfault at 806851c ip b75cd668 sp bf8b2100 error 4 in libc-2.15.so[b7559000+19f000] 2、-g

使用gcc编译程序的源码时，加上 -g 参数，这样可以使得生成的二进制文件中加入可以用于 gdb 调试的有用信息。

可产生供gdb调试用的可执行文件，大小明显比只用-o选项编译汇编连接后的文件大。

gdb的简单使用：

(gdb)l 列表（list）

(gdb)r 执行（run）

(gdb)n 下一个（next）

(gdb)q 退出（quit）

(gdb)p 输出（print）

(gdb)c 继续（continue）

(gdb)b 4 设置断点（break）

(gdb)d 删除断点（delete）

3、nm

使用 nm 命令列出二进制文件中符号表，包括符号地址、符号类型、符号名等。这样可以帮助定位在哪里发生了段错误。

root@# nm a.out 4、ldd

使用 ldd 命令查看二进制程序的共享链接库依赖，包括库的名称、起始地址，这样可以确定段错误到底是发生在了自己的程序中还是依赖的共享库中。

root@t# ldd a.out 5、dbx 可以在dbx命令下运行程序，这样可以查看程序是否用完了堆栈 % dbx a.out(dbx) catch SIGSEGV(dbx) run...signal SEGV (segmentation violation in at 0xeff57708)(dbx) where

如果现在可以看到调用链，那说明堆栈空间还未用完。但是如果是：

fetch at 0xeffe7a60 failed -- I/O error (dbx)

那么堆栈可能已经用完。上面这个十六进制的数就是可以提取或映射的堆栈地址。可以尝试在C-shell中调整堆栈段的大小限制。以下调整为10KB

limit stacksize 10

二、段错误信息的调试

接下来的讲解是围绕下面的代码进行的：

#include int main (void) { int *ptr = NULL; *ptr = 10; return 0; } 输出结果：段错误（核心已转储） 1、使用 printf 输出信息

这个是看似最简单，但往往很多情况下十分有效的调试方式，也许可以说是程序员用的最多的调试方式。

简单来说，就是在程序的重要代码附近加上像 printf 这类输出信息，这样可以跟踪并打印出段错误在代码中可能出现的位置。

为了方便使用这种方法，可以使用条件编译指令 #define DEBUG 和 #endif 把 printf 函数包起来。

这样在程序编译时，如果加上 -DDEBUG 参数就可以查看调试信息；否则不加上参数就不会显示调试信息。

2、使用 gcc 和 gdb 1）调试步骤

A、为了能够使用 gdb 调试程序，在编译阶段加上 -g 参数。

root@# gcc -g test.c

B、使用 gdb 命令调试程序

root@# gdb a.out GNU gdb (Ubuntu/Linaro 7.4-2012.02-0ubuntu2) 7.4-2012.02 Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later This is free software: you are free to change and redistribute it. There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type "show copying" and "show warranty" for details. This GDB was configured as "i686-linux-gnu". For bug reporting instructions, please see: ... Reading symbols from /home/tarena/project/c_test/a.out...done. (gdb)

C、进入 gdb 后，运行程序

(gdb) r Starting program: /home/tarena/project/c_test/a.out Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault. 0x080483c4 in main () at test.c:6 6 *ptr = 10; (gdb)

从输出看出，程序收到 SIGSEGV 信号，触发段错误，并提示地址 0x080483c4、创建了一个空指针，然后试图访问它的值（读值）。

可以通过man 7 signal查看SIGSEGV的信息

Signal Value Action Comment ────────────────────────────────────────────────────────────────────── SIGHUP 1 Term Hangup detected on controlling terminal or death of controlling process SIGINT 2 Term Interrupt from keyboard SIGQUIT 3 Core Quit from keyboard SIGILL 4 Core Illegal Instruction SIGABRT 6 Core Abort signal from abort(3) SIGFPE 8 Core Floating point exception SIGKILL 9 Term Kill signal SIGSEGV 11 Core Invalid memory reference SIGPIPE 13 Term Broken pipe: write to pipe with no readers SIGALRM 14 Term Timer signal from alarm(2) SIGTERM 15 Term Termination signal SIGUSR1 30,10,16 Term User-defined signal 1 SIGUSR2 31,12,17 Term User-defined signal 2 SIGCHLD 20,17,18 Ign Child stopped or terminated SIGCONT 19,18,25 Cont Continue if stopped SIGSTOP 17,19,23 Stop Stop process SIGTSTP 18,20,24 Stop Stop typed at tty SIGTTIN 21,21,26 Stop tty input for background process SIGTTOU 22,22,27 Stop tty output for background process The signals SIGKILL and SIGSTOP cannot be caught, blocked, or ignored.

D、完成调试后，输入 q 命令退出 gdb

(gdb) q A debugging session is active. Inferior 1 [process 3483] will be killed. Quit anyway? (y or n) y 2）适用场景

A、仅当能确定程序一定会发生段错误的情况下适用。

B、当程序的源码可以获得的情况下，使用 -g 参数编译程序

C、一般用于测试阶段，生产环境下 gdb 会有副作用：使程序运行减慢，运行不够稳定，等等。

D、即使在测试阶段，如果程序过于复杂，gdb 也不能处理。

3、使用 core 文件和 gdb

上面有提到段错误触发SIGSEGV信号，通过man 7 signal，可以看到SIGSEGV默认的处理程序（handler）会打印段错误信息，并产生 core 文件，由此我们可以借助于程序异常退出生成的 core 文件中的调试信息，使用 gdb 工具来调试程序中的段错误。

1）调试步骤

A、在一些Linux版本下，默认是不产生 core 文件的，首先可以查看一下系统 core 文件的大小限制：

root@# ulimit -c 0

B、可以看到默认设置情况下，本机Linux环境下发生段错误不会自动生成 core 文件，下面设置下 core 文件的大小限制（单位为KB）

root@# ulimit -c 1024 root@# ulimit -c 1024

C、运行程序，发生段错误生成的 core 文件

root@# ./a.out 段错误 (核心已转储)

D、加载 core 文件，使用 gdb 工具进行调试

root@ubuntu:/home/tarena/project/c_test# gdb a.out core GNU gdb (Ubuntu/Linaro 7.4-2012.02-0ubuntu2) 7.4-2012.02 Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later This is free software: you are free to change and redistribute it. There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type "show copying" and "show warranty" for details. This GDB was configured as "i686-linux-gnu". For bug reporting instructions, please see: ... Reading symbols from /home/tarena/project/c_test/a.out...done. [New LWP 3491] warning: Can't read pathname for load map: 输入/输出错误. Core was generated by `./a.out'. Program terminated with signal 11, Segmentation fault. #0 0x080483c4 in main () at test.c:6 6 *ptr = 10; (gdb)

从输出看出，可以显示出异样的段错误信息

E、完成调试后，输入 q 命令退出 gdb

(gdb) q 2）适用场景

A、适合于在实际生成环境下调试程度的段错误（即在不用重新发生段错误的情况下重现段错误）

B、当程序很复杂，core 文件相当大时，该方法不可用

4、使用 objdump 1）调试步骤

A、使用 dmesg 命令，找到最近发生的段错误输入信息

root@# dmesg [ 372.350652] a.out[2712]: segfault at 0 ip 080483c4 sp bfd1f7b8 error 6 in a.out[8048000+1000]

其中，对我们接下来的调试过程有用的是发生段错误的地址 0 和指令指针地址 080483c4。

有时候,“地址引起的错”可以告诉你问题的根源。看到上面的例子,我们可以说，int *ptr = NULL; *ptr = 10;，创建了一个空指针，然后试图访问它的值（读值）。

B、使用 objdump 生成二进制的相关信息，重定向到文件中

root@# objdump -d a.out > a.outDump root@# ls a.out a.outDump core test.c

其中，生成的 a.outDump 文件中包含了二进制文件的 a.out 的汇编代码

C、在 a.outDump 文件中查找发生段错误的地址

root@ubuntu:/home/tarena/project/c_test# grep -n -A 10 -B 10 "0" a.outDump 1- 2-a.out: file format elf32-i386 118:080483b4 : 119: 80483b4: 55 push %ebp 120: 80483b5: 89 e5 mov %esp,%ebp 121: 80483b7: 83 ec 10 sub $0x10,%esp 122: 80483ba: c7 45 fc 00 00 00 00 movl $0x0,-0x4(%ebp) 123: 80483c1: 8b 45 fc mov -0x4(%ebp),%eax 124: 80483c4: c7 00 0a 00 00 00 movl $0xa,(%eax) 125: 80483ca: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 126: 80483cf: c9 leave 127: 80483d0: c3 ret 128: 80483d1: 90 nop 129: 80483d2: 90 nop 130: 80483d3: 90 nop 131: 80483d4: 90 nop 132: 80483d5: 90 nop 133: 80483d6: 90 nop 134: 80483d7: 90 nop 135: 80483d8: 90 nop 136: 80483d9: 90 nop 137: 80483da: 90 nop 138: 80483db: 90 nop 139: 80483dc: 90 nop 140: 80483dd: 90 nop 141: 80483de: 90 nop 142: 80483df: 90 nop

通过对以上汇编代码分析，得知段错误发生main函数，对应的汇编指令是movl $0xa,(%eax)，接下来打开程序的源码，找到汇编指令对应的源码，也就定位到段错误了。

2）适用场景

A、不需要 -g 参数编译，不需要借助于core文件，但需要有一定的汇编语言基础。

B、如果使用 gcc 编译优化参数（-O1，-O2，-O3）的话，生成的汇编指令将会被优化，使得调试过程有些难度。

5、使用catchsegv

catchsegv 命令专门用来补货段错误，它通过动态加载器（ld-linux.so）的预加载机制（PRELOAD）把一个事先写好的库（/lib/libSegFault.so）加载上，用于捕捉段错误的出错信息。

root@t# catchsegv ./a.out Segmentation fault (core dumped) *** Segmentation fault Register dump: EAX: 00000000 EBX: b77a1ff4 ECX: bfd8a0e4 EDX: bfd8a074 ESI: 00000000 EDI: 00000000 EBP: bfd8a048 ESP: bfd8a038 EIP: 080483c4 EFLAGS: 00010282 CS: 0073 DS: 007b ES: 007b FS: 0000 GS: 0033 SS: 007b Trap: 0000000e Error: 00000006 OldMask: 00000000 ESP/signal: bfd8a038 CR2: 00000000 Backtrace: ??:0(main)[0x80483c4] /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3)[0xb761a4d3] ??:0(_start)[0x8048321] Memory map: 08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 2102158 /home/tarena/project/c_test/a.out 08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 2102158 /home/tarena/project/c_test/a.out 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 2102158 /home/tarena/project/c_test/a.out 09467000-0948c000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] b75e1000-b75fd000 r-xp 00000000 08:01 1704884 /lib/i386-linux-gnu/libgcc_s.so.1 b75fd000-b75fe000 r--p 0001b000 08:01 1704884 /lib/i386-linux-gnu/libgcc_s.so.1 b75fe000-b75ff000 rw-p 0001c000 08:01 1704884 /lib/i386-linux-gnu/libgcc_s.so.1 b75ff000-b7601000 rw-p 00000000 00:00 0 b7601000-b77a0000 r-xp 00000000 08:01 1704863 /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so b77a0000-b77a2000 r--p 0019f000 08:01 1704863 /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so b77a2000-b77a3000 rw-p 001a1000 08:01 1704863 /lib/i386-linux-gnu/libc-2.15.so b77a3000-b77a6000 rw-p 00000000 00:00 0 b77b8000-b77bb000 r-xp 00000000 08:01 1704847 /lib/i386-linux-gnu/libSegFault.so b77bb000-b77bc000 r--p 00002000 08:01 1704847 /lib/i386-linux-gnu/libSegFault.so b77bc000-b77bd000 rw-p 00003000 08:01 1704847 /lib/i386-linux-gnu/libSegFault.so b77bd000-b77bf000 rw-p 00000000 00:00 0 b77bf000-b77c0000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso] b77c0000-b77e0000 r-xp 00000000 08:01 1704843 /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so b77e0000-b77e1000 r--p 0001f000 08:01 1704843 /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so b77e1000-b77e2000 rw-p 00020000 08:01 1704843 /lib/i386-linux-gnu/ld-2.15.so bfd6b000-bfd8c000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]

参考： https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/53780697

（C专家编程 7.7节）

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