嵌入式技术
相信大家在嵌入式C开发中,或多或少都会遇到段错误(segmentation fault )。昨天分享了一个总线错误的例子:嵌入式软件中,关于总线错误,我帮你们踩了这些坑!相比总线错误,段错误是一种更为常见的错误。
那么,段错误是怎么产生的呢?简单来说,段错误是因为访问不可访问的内存产生的。
下面是一些典型的段错误产生的原因:
访问不存在的内存地址
访问只读的内存地址
栈溢出
内存越界
……
段错误实例
1、实例1:访问不存在的内存地址
#includeint main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test================== "); int *p = NULL; *p = 1234; return 0; }
2、实例2:访问只读的内存地址
#includeint main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test1================== "); char *str = "hello"; str[0] = 'H'; return 0; }
3、实例3:栈溢出
#includestatic void test(void) { char buf[1024 * 1024] = {0}; static int i = 0; i++; printf("i = %d ", i); test(); } int main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test2================== "); test(); return 0; }
4、实例4:内存越界
#includeint main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test3================== "); static char arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4}; printf("arr[10000] = %d ", arr[10000]); return 0; }
段错误调试方法
从上面的几个例子中,我们应该对段错误有了一定的认识,但实际项目中,实际中,段错误可能没有上面的例子那么明显看出。如果之前没有这方面的经验,可能一时半会也定位不到问题。
接下来,分享一下段错误的3种调试方法,供大家参考。
我们依旧使用例子来说明,例子:
#includestatic void func0(void) { printf("This is func0 "); int *p = NULL; *p = 1234; } static void func1(void) { printf("This is func1 "); func0(); } int main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test4================== "); func1(); return 0; }
1、gdb一步步运行
使用gdb调试,打一些断点、按流程运行下去,运行到段错误的地方会直接提示报错。
或者使用命令行直接gdb调试:
这里我们是在x86上运行,如果是定位arm嵌入式Linux程序,我们怎么做的?
同样也是可以使用gdb的,可以参考我们之前分享的文章:VSCode+gdb+gdbserver远程调试ARM程序
2、通过core文件
Linux下,一个程序崩溃时,它一般会在指定目录下生成一个core文件。core文件仅仅是一个内存映象(同时加上调试信息),主要是用来调试的。
core文件可打开与关闭。相关命令:
ulimit -c # 查看core文件是否打开 ulimit -c 0 # 禁止产生core文件 ulimit -c unlimited #设置core文件大小为不限制大小 ulimit -c 1024 #限制产生的core文件的大小不能超过1024KB
0代表关闭。下面我们打开它:
运行程序时,程序崩溃时,在程序目录下会生成core文件,比如:
调试core文件:
gdb test core
3、利用backtrace进行分析
#include#include #include #include void func0(void) { printf("This is func0 "); int *p = NULL; *p = 1234; } void func1(void) { printf("This is func1 "); func0(); } void func2(void) { printf("This is func2 "); 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. ", size); for(int i = 0; i < size; i++) { printf("%s ", strings[i]); } free(strings); exit(0); } int main(int argc, char **argv) { printf("==================segmentation fault test5================== "); signal(SIGSEGV, &dump); func2(); return 0; }
当程序发生段错误时,内核会向程序发送SIGSEGV信号。dump为SIGSEGV信号处理函数,其实现用到了execinfo.h里的两个函数:
int backtrace(void **buffer,int size); char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size);
backtrace函数用于获取当前线程的调用堆栈,获取的信息将会被存放在buffer中,它是一个指针列表。参数 size 用来指定buffer中可以保存多少个void* 元素。函数返回值是实际获取的指针个数,最大不超过size大小 在buffer中的指针实际是从堆栈中获取的返回地址,每一个堆栈框架有一个返回地址。
backtrace_symbols将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组。参数buffer应该是从backtrace函数获取的指针数组,size是该数组中的元素个数(backtrace的返回值)。函数返回值是一个指向字符串数组的指针,它的大小同buffer相同。
每个字符串包含了一个相对于buffer中对应元素的可打印信息。它包括函数名,函数的偏移地址,和实际的返回地址。
注意:该函数的返回值是通过malloc函数申请的空间,因此调用者必须使用free函数来释放指针。如果不能为字符串获取足够的空间函数的返回值将会为NULL。
以上就是本次介绍的3种定位段错误问题的方法,可以定位不同程度的问题。
审核编辑:汤梓红
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