转:Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结
源地址:http://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2011/11/06/2237857.html
Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结
最近在Linux环境下做C语言项目,由于是在一个原有项目基础之上进行二次开发,而且项目工程庞大复杂,出现了不少问题,其中遇到最多、花费时间最长的问题就是著名的“段错误”(Segmentation Fault)。借此机会系统学习了一下,这里对Linux环境下的段错误做个小结,方便以后同类问题的排查与解决。
1. 段错误是什么
一句话来说,段错误是指访问的内存超出了系统给这个程序所设定的内存空间,例如访问了不存在的内存地址、访问了系统保护的内存地址、访问了只读的内存地址等等情况。这里贴一个对于“段错误”的准确定义(参考Answers.com):
所谓的段错误就是指访问的内存超出了系统所给这个程序的内存空间,通常这个值是由gd tr来保存的,他是一个48位的寄存器,其中的32位是保存由它指向的 gdt表,后13位保存 相应于gdt的下标,最后3位包括了程序是否在内存中以及程序的在cpu中的运行级别,指向 的gdt是由以64位为一个单位的表,在这张表中就保存着程序运行的代码段以及数据段的起 始地址以及与此相应的段限和页面交换还有程序运行级别还有内存粒度等等的信息。

A segmentation fault (often shortened to segfault) is a particular error condition that can occur during the operation of computer software. In short, a segmentation fault occurs when a program attempts to access a memory location that it is not allowed to access, or attempts to access a memory location in a way that is not allowed (e.g., attempts to write to a read-only location, or to overwrite part of the operating system). Systems based on processors like the Motorola 68000 tend to refer to these events as Address or Bus errors.
Segmentation is one approach to memory management and protection in the operating system. It has been superseded by paging for most purposes, but much of the terminology of segmentation is still used, "segmentation fault" being an example. Some operating systems still have segmentation at some logical level although paging is used as the main memory management policy.
On Unix-like operating systems, a process that accesses invalid memory receives the SIGSEGV signal. On Microsoft Windows, a process that accesses invalid memory receives the STATUS_ACCESS_VIOLATION exception.

2. 段错误产生的原因
2.1 访问不存在的内存地址

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main() { int *ptr = NULL; *ptr = 0; }

2.2 访问系统保护的内存地址

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main() { int *ptr = (int *)0; *ptr = 100; }

2.3 访问只读的内存地址

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> void main() { char *ptr = "test"; strcpy(ptr, "TEST"); }

2.4 栈溢出

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> void main() { main(); }

等等其他原因。
3. 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。
3.1 dmesg
dmesg可以在应用程序crash掉时,显示内核中保存的相关信息。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。以程序2.3为例:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ dmesg [ 2329.479037] segfault3[2700]: segfault at 80484e0 ip 00d2906a sp bfbbec3c error 7 in libc-2.10.1.so[cb4000+13e000]
3.2 -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。以程序2.3为例:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ gcc -g -o segfault3 segfault3.c
3.3 nm
使用nm命令列出二进制文件中的符号表,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。以程序2.3为例:

panfeng@ubuntu:~/segfault$ nm segfault3 08049f20 d _DYNAMIC 08049ff4 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ 080484dc R _IO_stdin_used w _Jv_RegisterClasses 08049f10 d __CTOR_END__ 08049f0c d __CTOR_LIST__ 08049f18 D __DTOR_END__ 08049f14 d __DTOR_LIST__ 080484ec r __FRAME_END__ 08049f1c d __JCR_END__ 08049f1c d __JCR_LIST__ 0804a014 A __bss_start 0804a00c D __data_start 08048490 t __do_global_ctors_aux 08048360 t __do_global_dtors_aux 0804a010 D __dso_handle w __gmon_start__ 0804848a T __i686.get_pc_thunk.bx 08049f0c d __init_array_end 08049f0c d __init_array_start 08048420 T __libc_csu_fini 08048430 T __libc_csu_init U __libc_start_main@@GLIBC_2.0 0804a014 A _edata 0804a01c A _end 080484bc T _fini 080484d8 R _fp_hw 080482bc T _init 08048330 T _start 0804a014 b completed.6990 0804a00c W data_start 0804a018 b dtor_idx.6992 080483c0 t frame_dummy 080483e4 T main U memcpy@@GLIBC_2.0

3.4 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。以程序2.3为例:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ ldd ./segfault3 linux-gate.so.1 => (0x00e08000) libc.so.6 => /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (0x00675000) /lib/ld-linux.so.2 (0x00482000)
4. 段错误的调试方法
4.1 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#ifdef DEBUG和#endif把printf函数包起来。这样在程序编译时,如果加上-DDEBUG参数就能查看调试信息;否则不加该参数就不会显示调试信息。
4.2 使用gcc和gdb
4.2.1 调试步骤
1、为了能够使用gdb调试程序,在编译阶段加上-g参数,以程序2.3为例:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ gcc -g -o segfault3 segfault3.c
2、使用gdb命令调试程序:

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gdb ./segfault3 GNU gdb (GDB) 7.0-ubuntu Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html> 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 "i486-linux-gnu". For bug reporting instructions, please see: <http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>... Reading symbols from /home/panfeng/segfault/segfault3...done. (gdb)

3、进入gdb后,运行程序:

(gdb) run Starting program: /home/panfeng/segfault/segfault3
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault. 0x001a306a in memcpy () from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 (gdb)

从输出看出,程序2.3收到SIGSEGV信号,触发段错误,并提示地址0x001a306a、调用memcpy报的错,位于/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6库中。
4、完成调试后,输入quit命令退出gdb:

(gdb) quit A debugging session is active.
Inferior 1 [process 3207] will be killed.
Quit anyway? (y or n) y

4.2.2 适用场景
1、仅当能确定程序一定会发生段错误的情况下使用。
2、当程序的源码可以获得的情况下,使用-g参数编译程序。
3、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。
4、即使在测试阶段,如果程序过于复杂,gdb也不能处理。
4.3 使用core文件和gdb
在4.2节中提到段错误会触发SIGSEGV信号,通过man 7 signal,可以看到SIGSEGV默认的handler会打印段错误出错信息,并产生core文件,由此我们可以借助于程序异常退出时生成的core文件中的调试信息,使用gdb工具来调试程序中的段错误。
4.3.1 调试步骤
1、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:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c 0
2、可以看到默认设置情况下,本机Linux环境下发生段错误时不会自动生成core文件,下面设置下core文件的大小限制(单位为KB):
panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c 1024 panfeng@ubuntu:~/segfault$ ulimit -c 1024
3、运行程序2.3,发生段错误生成core文件:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ ./segfault3 段错误 (core dumped)
4、加载core文件,使用gdb工具进行调试:

panfeng@ubuntu:~/segfault$ gdb ./segfault3 ./core GNU gdb (GDB) 7.0-ubuntu Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc. License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html> 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 "i486-linux-gnu". For bug reporting instructions, please see: <http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>... Reading symbols from /home/panfeng/segfault/segfault3...done.
warning: Can't read pathname for load map: 输入/输出错误. Reading symbols from /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6...(no debugging symbols found)...done. Loaded symbols for /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6 Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...(no debugging symbols found)...done. Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2 Core was generated by `./segfault3'. Program terminated with signal 11, Segmentation fault. #0 0x0018506a in memcpy () from /lib/tls/i686/cmov/libc.6

从输出看出,同4.2.1中一样的段错误信息。
5、完成调试后,输入quit命令退出gdb:
(gdb) quit
4.3.2 适用场景
1、适合于在实际生成环境下调试程序的段错误(即在不用重新发生段错误的情况下重现段错误)。
2、当程序很复杂,core文件相当大时,该方法不可用。
4.4 使用objdump
4.4.1 调试步骤
1、使用dmesg命令,找到最近发生的段错误输出信息:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ dmesg ... ... [17257.502808] segfault3[3320]: segfault at 80484e0 ip 0018506a sp bfc1cd6c error 7 in libc-2.10.1.so[110000+13e000]
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:80484e0和指令指针地址:0018506a。
2、使用objdump生成二进制的相关信息,重定向到文件中:
panfeng@ubuntu:~/segfault$ objdump -d ./segfault3 > segfault3Dump
其中,生成的segfault3Dump文件中包含了二进制文件的segfault3的汇编代码。
3、在segfault3Dump文件中查找发生段错误的地址:

panfeng@ubuntu:~/segfault$ grep -n -A 10 -B 10 "80484e0" ./segfault3Dump 121- 80483df: ff d0 call *%eax 122- 80483e1: c9 leave 123- 80483e2: c3 ret 124- 80483e3: 90 nop 125- 126-080483e4 <main>: 127- 80483e4: 55 push %ebp 128- 80483e5: 89 e5 mov %esp,%ebp 129- 80483e7: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp 130- 80483ea: 83 ec 20 sub $0x20,%esp 131: 80483ed: c7 44 24 1c e0 84 04 movl $0x80484e0,0x1c(%esp) 132- 80483f4: 08 133- 80483f5: b8 e5 84 04 08 mov $0x80484e5,%eax 134- 80483fa: c7 44 24 08 05 00 00 movl $0x5,0x8(%esp) 135- 8048401: 00 136- 8048402: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp) 137- 8048406: 8b 44 24 1c mov 0x1c(%esp),%eax 138- 804840a: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 139- 804840d: e8 0a ff ff ff call 804831c <memcpy@plt> 140- 8048412: c9 leave 141- 8048413: c3 ret

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 $0x80484e0,0x1c(%esp),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。
4.4.2 适用场景
1、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。
2、如果使用了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。
4.5 使用catchsegv
catchsegv命令专门用来扑获段错误,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,用于捕捉断错误的出错信息。

panfeng@ubuntu:~/segfault$ catchsegv ./segfault3 Segmentation fault (core dumped) *** Segmentation fault Register dump:
EAX: 00000000 EBX: 00fb3ff4 ECX: 00000002 EDX: 00000000 ESI: 080484e5 EDI: 080484e0 EBP: bfb7ad38 ESP: bfb7ad0c
EIP: 00ee806a EFLAGS: 00010203
CS: 0073 DS: 007b ES: 007b FS: 0000 GS: 0033 SS: 007b
Trap: 0000000e Error: 00000007 OldMask: 00000000 ESP/signal: bfb7ad0c CR2: 080484e0
Backtrace: /lib/libSegFault.so[0x3b606f] ??:0(??)[0xc76400] /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6)[0xe89b56] /build/buildd/eglibc-2.10.1/csu/../sysdeps/i386/elf/start.S:122(_start)[0x8048351]
Memory map:
00258000-00273000 r-xp 00000000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so 00273000-00274000 r--p 0001a000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so 00274000-00275000 rw-p 0001b000 08:01 157 /lib/ld-2.10.1.so 003b4000-003b7000 r-xp 00000000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so 003b7000-003b8000 r--p 00002000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so 003b8000-003b9000 rw-p 00003000 08:01 13105 /lib/libSegFault.so 00c76000-00c77000 r-xp 00000000 00:00 0 [vdso] 00e0d000-00e29000 r-xp 00000000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1 00e29000-00e2a000 r--p 0001b000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1 00e2a000-00e2b000 rw-p 0001c000 08:01 4817 /lib/libgcc_s.so.1 00e73000-00fb1000 r-xp 00000000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so 00fb1000-00fb2000 ---p 0013e000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so 00fb2000-00fb4000 r--p 0013e000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so 00fb4000-00fb5000 rw-p 00140000 08:01 1800 /lib/tls/i686/cmov/libc-2.10.1.so 00fb5000-00fb8000 rw-p 00000000 00:00 0 08048000-08049000 r-xp 00000000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3 08049000-0804a000 r--p 00000000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3 0804a000-0804b000 rw-p 00001000 08:01 303895 /home/panfeng/segfault/segfault3 09432000-09457000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] b78cf000-b78d1000 rw-p 00000000 00:00 0 b78df000-b78e1000 rw-p 00000000 00:00 0 bfb67000-bfb7c000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]

5. 一些注意事项
1、出现段错误时,首先应该想到段错误的定义,从它出发考虑引发错误的原因。
2、在使用指针时,定义了指针后记得初始化指针,在使用的时候记得判断是否为NULL。
3、在使用数组时,注意数组是否被初始化,数组下标是否越界,数组元素是否存在等。
4、在访问变量时,注意变量所占地址空间是否已经被程序释放掉。
5、在处理变量时,注意变量的格式控制是否合理等。
6. 参考资料列表
1、http://www.docin.com/p-105923877.html
2、http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=317451&do=blog&id=92412
转:Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结的更多相关文章
- Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结(转)
最近在Linux环境下做C语言项目,由于是在一个原有项目基础之上进行二次开发,而且 项目工程庞大复杂,出现了不少问题,其中遇到最多.花费时间最长的问题就是著名的“段错误”(Segmentation F ...
- Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结
转载自http://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2011/11/06/2237857.html 最近在Linux环境下做C语言项目,由于是在一个原有项目基础之 ...
- 【转】【调试技巧】Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结
本文转自:http://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2011/11/06/segmentation-fault-in-linux.html 1. 段错误是什么 ...
- Linux环境下段错误的产生原因及调试方法小结【转】
转自:http://www.cnblogs.com/panfeng412/archive/2011/11/06/2237857.html 最近在Linux环境下做C语言项目,由于是在一个原有项目基础之 ...
- windows及linux环境下修改pip的默认镜像源的方法
1. 在windows环境下 临时修改 使用清华大学的源安装numpy包. pip install numpy -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple ...
- 在linux环境下编译运行OpenCV程序的两种方法
原来以为在Ubuntu下安装好了OpenCV之后,自己写个简单的程序应该很容易吧,但是呢,就是为了编译一个简单的显示图片的程序我都快被弄崩溃了. 在谷歌和上StackOverFlow查看相关问题解答之 ...
- yolov3---报"段错误"的可能原因及解决方法
参考: ************************************************************************************************ ...
- linux Segmentation faults 段错误详解
什么是段错误 下面是来自 Answers.com 的定义: A segmentation fault (often shortened to segfault) is a particular err ...
- Linux 下段错误 core文件
什么是core dump? core的意思是内存,dump的意思是扔出来,堆出来:当一个程序奔溃时,在进程当前工作目录的core文件中复制了该进程的存储图像.core文件仅仅是一个内存映像(同时加上调 ...
随机推荐
- 防HTTP慢速攻击的nginx安全配置
概述 慢速攻击,是一种ddos攻击的变体版本.通常来说,它通过向服务器发送正常的请求,只不过请求的头或者请求体的内容特别长,发送速度有特别慢,这样每一个连接占用的时间就会变得特别长,攻击者会在短时 ...
- jq-demo-在列表中添加新节点,点击删除
<!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <title> ...
- PHP获取远程客户端真实IP的办法!
(1).REMOTE_ADDR:浏览当前页面的用户计算机的ip地址 (2).HTTP_X_FORWARDED_FOR: 浏览当前页面的用户计算机的网关 (3).HTTP_CLIENT_IP:客户端的i ...
- Perl 哈希
Perl 哈希 哈希是 key/value 对的集合. Perl中哈希变量以百分号 (%) 标记开始. 访问哈希元素格式:${key}. 以下是一个简单的哈希实例: 实例 #!/usr/bin/per ...
- J2SE基础-环境配置
学习资料:毕向东视频 1.为何配置Path? 使用javac编译文件时,先找path里设置的java路径. 如果不配置Path,在命令提示行中,则只能进入bin目录后,才能执行javac,jar等命令 ...
- 开放应用模型(OAM):全球首个云原生应用标准定义与架构模型
Kubernetes 项目作为容器编排领域的事实标准, 成功推动了诸如阿里云 Kubernetes (ACK)等云原生服务的迅速增长.但同时我们也关注到,Kubernetes 的核心 API 资源比如 ...
- MTT:任意模数NTT
MTT:任意模数NTT 概述 有时我们用FFT处理的数据很大,而模数可以分解为\(a\cdot 2^k+1\)的形式.次数用FFT精度不够,用NTT又找不到足够大的模数,于是MTT就应运而生了. MT ...
- IIS反向代理解决Web前端跨域
1.1 IIS7反向代理解决跨域问题IIS的版本必须是IIS7及其以上,否则没有反向代理功能:按照以下步骤来配置IIS,以实现反向代理: 1.2 配置步骤1. 下载安装ARR(Application ...
- linux安装&卸载IB网卡(mellanox)驱动
由于工作上的需求,需要在redhat6.5服务器上面安装mellanox品牌的IB网卡,故整理了一个安装&卸载IB网卡驱动的教程: 一.安装 1)下载相应操作系统驱动 http://www.m ...
- super 关键字的使用及说明
super 关键字主要用于访问父类的变量和方法. 代码示例: public class Student { String name; public Student(){ System.out.prin ...