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巧用backtrace系列函数,在不具备gdb环境的Linux系统上大致定位...

 拨开云雾见天日 2010-10-15

1: 段错误产生的原因

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.一旦一个程序发生了越界访问,系统就采取内存保护措施,并给那个程序发送
SIGSEGV信号,程序接到那个信号后就知道segmentation fault出现了。

想对”段错误”有更详细的了解可以去阅读“Linux下的段错误产生的原因及调试方法” 这篇文章,本文的
内容基本是从那文章里提取出来的。

2: SIGSEGV信号处理函数

程序接到SIGSEGV信号后的缺省处理是退出程序,这也是为什么总是看到程序打印一个“segmentation fault”
信息后就消失了。我们可以使用 signal(SIGSEGV, &your_function);函数来接管SIGSEGV信号的处理,让
程序在发生段错误后,自动调用我们准备好的函数,从而在那个函数里来获取当前函数调用栈。

3: libc的Backtraces函数

在GDB里,可以简单的使用bt命令就可以获取函数调用栈,但如何通过代码获取当前函数调用栈?
这里我们可以通过libc库提供的Backtraces系列函数

A backtrace is a list of the function calls that are currently active in a
            thread. The usual way to inspect a backtrace of a program is to use an
            external debugger such as gdb. However, sometimes it is useful to
            obtain a backtrace programmatically from within a program, e.g., for the
            purposes of logging or diagnostics.
             
            The header file execinfo.h declares three functions that obtain and
            manipulate backtraces of the current thread.

4: 实现步骤

4.1 在你的工程中添加如下代码:

#include <execinfo.h>
            #include <stdio.h>
            #include <stdlib.h>
            #include <signal.h>
             
            void dump(int signo)
            {
            void *array[30];
            size_t size;
            char **strings;
            size_t i;
             
            size = backtrace (array, 30);
            strings = backtrace_symbols (array, size);
             
            fprintf (stderr,"Obtained %zd stack frames.nm", size);
             
            for (i = 0; i < size; i++)
            fprintf (stderr,"%sn", strings[i]);
             
            free (strings);
             
            exit(0);
            }
             
            Debug_Printf_FrameInfos()
            {
            signal(SIGSEGV, &dump);
            }

4.2 在mian函数开始位置处调用 Debug_Printf_FrameInfos() 函数
4.3 在编译程序时 加上 -g 选项

5 定位出错函数地址实例

这里以 test.c 为例,来查找出错函数地址

#include <execinfo.h> 
            #include <stdio.h>
            #include <stdlib.h>
            #include <signal.h>
             
            void dump(int signo)
            {
            void *array[30];
            size_t size;
            char **strings;
            size_t i;
             
            size = backtrace (array, 30);
            strings = backtrace_symbols (array, size);
             
            fprintf (stderr,"Obtained %zd stack frames.nm", size);
             
            for (i = 0; i <= size; i++)
            fprintf (stderr,"%s\n", strings[i]);
             
            free (strings);
            exit(0);
            }
             
            Debug_Printf_FrameInfos()
            {
            signal(SIGSEGV, dump);
            }
             
            void func_c()
            {
            * ((volatile char *) 0x0) = 0x999;
            }
            void func_b()
            {
            func_c();
            }
            void func_a()
            {
            func_b();
            }
            int main()
            {
            Debug_Printf_FrameInfos();
            func_a();
            return 0;
            }

该例程调用序列为:
main() -> func_a() -> func_b() -> func_c() -> 出错

5.1编译程序:

# gcc -g test.c -o test

注:选项 -rdynamic 可用来通知链接器将所有符号添加到动态符号表中,如果你的链接器支持-rdynamic的话,
建议将其加上,即
# gcc -rdynamic -g test.c -o test

5.2 运行 test程序:

 #  ./test
            Obtained 7 stack frames.nm./a.out [0x80484e3]
            [0xb7f70420]
            ./a.out [0x804859d]
            ./a.out [0x80485a7]
            ./a.out [0x80485c4]
            /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe0) [0xb7e1e450]
            ./a.out [0x8048461]
            Segmentation fault

如果编译似加了-rdynamic选项 的话,将打印如下信息

# ./test 
            Obtained 7 stack frames.nm./test(dump+0x1f) [0x80487c3]
            [0xb7fbb420]
            ./test(func_b+0x8) [0x804887d]
            ./test(func_a+0x8) [0x8048887]
            ./test(main+0x1b) [0x80488a4]
            /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe0) [0xb7e69450]
            ./test [0x8048741]

打印信息比没加-rdynamic的程序多出了一个函数名称+偏移地址..(func_b+0×8)

5.3 使用objdump获取程序所有符合

objdump -d ./test > tmp.txt

5.4 分析和查找

在tmp.txt 中查找0×80485ad的地址,你会发现如下信息:
08048595 :
8048595: 55 push %ebp
8048596: 89 e5 mov %esp,%ebp
8048598: e8 eb ff ff ff call 8048588
804859d: 5d pop %ebp
804859e: c3

其中 804859d 是调用( call 8048588 )c函数后的地址,虽然并没有直接定位到C函数,
通过汇编代码,基本可以推出是在C函数出现问题了。(pop指令不会导致段错误的)

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