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巧用backtrace系列函数,在不具备gdb环境的Linux系统上大致定位段错误位置

2010年8月24日 发表评论 阅读评论

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+0x8)

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0x80485ad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)

本文最早发布在 我的CSDN blog上。

本文地址:
http://www.kgdb.info/backtrace_without_gdb/
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