嵌入式C開發(fā)中段錯誤的3種調(diào)試方法

相信大家在嵌入式C開發(fā)中，或多或少都會遇到段錯誤（segmentation fault ）。昨天分享了一個總線錯誤的例子：嵌入式軟件中，關(guān)于總線錯誤，我?guī)湍銈儾攘诉@些坑！相比總線錯誤，段錯誤是一種更為常見的錯誤。

那么，段錯誤是怎么產(chǎn)生的呢？簡單來說，段錯誤是因為訪問不可訪問的內(nèi)存產(chǎn)生的。

下面是一些典型的段錯誤產(chǎn)生的原因：

訪問不存在的內(nèi)存地址

訪問只讀的內(nèi)存地址

棧溢出

內(nèi)存越界

……

段錯誤實例

1、實例1：訪問不存在的內(nèi)存地址

?

#include?

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????printf("==================segmentation fault test==================
");

????int?*p?=?NULL;
????*p?=?1234;

????return?0;
}

?

2、實例2：訪問只讀的內(nèi)存地址

?

#include?

int?main(int?argc,?char?**argv)
{
????printf("==================segmentation fault test1==================
");

????char?*str?=?"hello";
????str[0]?=?'H';

????return?0;
}

?

3、實例3：棧溢出

?

#include?

static?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、實例4：內(nèi)存越界

?

#include?

int?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;
}

?

段錯誤調(diào)試方法

從上面的幾個例子中，我們應(yīng)該對段錯誤有了一定的認識，但實際項目中，實際中，段錯誤可能沒有上面的例子那么明顯看出。如果之前沒有這方面的經(jīng)驗，可能一時半會也定位不到問題。

接下來，分享一下段錯誤的3種調(diào)試方法，供大家參考。

我們依舊使用例子來說明，例子：

?

#include?

static?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一步步運行

使用gdb調(diào)試，打一些斷點、按流程運行下去，運行到段錯誤的地方會直接提示報錯。

或者使用命令行直接gdb調(diào)試：

這里我們是在x86上運行，如果是定位arm嵌入式Linux程序，我們怎么做的？

同樣也是可以使用gdb的，可以參考我們之前分享的文章：VSCode+gdb+gdbserver遠程調(diào)試ARM程序

2、通過core文件

Linux下，一個程序崩潰時，它一般會在指定目錄下生成一個core文件。core文件僅僅是一個內(nèi)存映象(同時加上調(diào)試信息)，主要是用來調(diào)試的。

core文件可打開與關(guān)閉。相關(guān)命令：

?

ulimit?-c???#?查看core文件是否打開
ulimit?-c?0?#?禁止產(chǎn)生core文件
ulimit?-c unlimited??#設(shè)置core文件大小為不限制大小
ulimit?-c?1024???#限制產(chǎn)生的core文件的大小不能超過1024KB

?

0代表關(guān)閉。下面我們打開它：

運行程序時，程序崩潰時，在程序目錄下會生成core文件，比如：

調(diào)試core文件：

?

gdb?test?core

?

3、利用backtrace進行分析

?

#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?

	?

	當(dāng)程序發(fā)生段錯誤時，內(nèi)核會向程序發(fā)送SIGSEGV信號。dump為SIGSEGV信號處理函數(shù)，其實現(xiàn)用到了execinfo.h里的兩個函數(shù)：

	?
int?backtrace(void?**buffer,int?size);
char?**?backtrace_symbols?(void?*const?*buffer,?int?size);


	?

	backtrace函數(shù)用于獲取當(dāng)前線程的調(diào)用堆棧，獲取的信息將會被存放在buffer中,它是一個指針列表。參數(shù) size 用來指定buffer中可以保存多少個void* 元素。函數(shù)返回值是實際獲取的指針個數(shù)，最大不超過size大小 在buffer中的指針實際是從堆棧中獲取的返回地址，每一個堆?？蚣苡幸粋€返回地址。

	backtrace_symbols將從backtrace函數(shù)獲取的信息轉(zhuǎn)化為一個字符串?dāng)?shù)組。參數(shù)buffer應(yīng)該是從backtrace函數(shù)獲取的指針數(shù)組,size是該數(shù)組中的元素個數(shù)(backtrace的返回值)。函數(shù)返回值是一個指向字符串?dāng)?shù)組的指針，它的大小同buffer相同。

	每個字符串包含了一個相對于buffer中對應(yīng)元素的可打印信息。它包括函數(shù)名，函數(shù)的偏移地址，和實際的返回地址。

	注意：該函數(shù)的返回值是通過malloc函數(shù)申請的空間，因此調(diào)用者必須使用free函數(shù)來釋放指針。如果不能為字符串獲取足夠的空間函數(shù)的返回值將會為NULL。

	以上就是本次介紹的3種定位段錯誤問題的方法，可以定位不同程度的問題。

	　　審核編輯：湯梓紅