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分类: C/C++

2009-11-11 09:32:41

理解SIGBUS与SIGSEGV

Q: SIGSEGV我能理解,但有时碰上SIGBUS,这该如何理解。

A: nkwht@SMTH

nkwht用Google获取这样一些知识。有多种可能导致SIGBUS信号:

1) 硬件故障,不用说,程序员最常碰上的肯定不是这种情形。

2) Linux平台上执行malloc(),如果没有足够的RAM,Linux不是让malloc()失败返回,而是向当前进程分发SIGBUS信号。

注: 对该点执怀疑态度,有机会可自行测试确认当前系统反应。

3) 某些架构上访问数据时有对齐的要求,比如只能从4字节边界上读取一个4字节的数据类型。IA-32架构没有硬性要求对齐,尽管未对齐的访问降低执行效率。另外
一些架构,比如SPARC、m68k,要求对齐访问,否则向当前进程分发SIGBUS信号。

SIGBUS与SIGSEGV信号一样,可以正常捕获。SIGBUS的缺省行为是终止当前进程并产生core dump。

A: Marc Rochkind <>

SIGBUS与SIGSEGV信号的一般区别如下:

1) SIGBUS(Bus error)意味着指针所对应的地址是有效地址,但总线不能正常使用该指针。通常是未对齐的数据访问所致。

2) SIGSEGV(Segment fault)意味着指针所对应的地址是无效地址,没有物理内存对应该地址。

A: scz <scz@nsfocus.com> 2002-11-20

参"2.4 如何编程获取栈底地址"中如何捕获SIGBUS与SIGSEGV信号,并利用sigsetjmp、siglongjmp重获控制权。

测试表明,在x86/Linux、x86/Solaris、SPARC/Solaris平台上,越过栈底的地址访问导致SIGSEGV信号。在x86/FreeBSD、x86/NetBSD、x86/OpenBSD平台上,越过栈底的地址访问导致SIGBUS信号,而不是SIGSEGV信号。

下面举例解释一下,什么叫未对齐的数据访问。

--------------------------------------------------------------------------
/*
* Test: SPARC/Solaris 8 64-bit kernel mode
* gcc -Wall -pipe -g -o bus bus.c
*/
#include
#include

int main ( int argc, char * argv[] )
{
unsigned int        i = 0x12345678;
unsigned short int *q = NULL;
unsigned char    *p = ( unsigned char * )&i;

*p = 0x00;
q   = ( unsigned short int * )( p + 1 );
*q = 0x0000;
return( EXIT_SUCCESS );
}   /* end of main */
--------------------------------------------------------------------------

$ ./bus
总线错误 (core dumped)
$ gdb ./bus core
GNU gdb 5.0
#0   0x1084c in main (argc=1, argv=0xffbefc54) at bus.c:16
16       *q = 0x0000;
(gdb) disas main
Dump of assembler code for function main:
0x10810
:    save   %sp, -128, %sp
0x10814 :    st   %i0, [ %fp + 0x44 ]
0x10818 :    st   %i1, [ %fp + 0x48 ]
0x1081c :    sethi   %hi(0x12345400), %o1
0x10820 :    or   %o1, 0x278, %o0     ! 0x12345678
0x10824 :    st   %o0, [ %fp + -20 ]
0x10828 :    clr   [ %fp + -24 ]
0x1082c :    add   %fp, -20, %o0
0x10830 :    st   %o0, [ %fp + -28 ]
0x10834 :    ld   [ %fp + -28 ], %o0
0x10838 :    clrb   [ %o0 ]
0x1083c :    ld   [ %fp + -28 ], %o0
0x10840 :    add   %o0, 1, %o1
0x10844 :    st   %o1, [ %fp + -24 ]
0x10848 :    ld   [ %fp + -24 ], %o0
0x1084c :    clrh   [ %o0 ]
0x10850 :    clr   %i0
0x10854 :    b   0x1085c
0x10858 :    nop
0x1085c :    ret
0x10860 :    restore
End of assembler dump.
(gdb) i r pc
pc          0x1084c   67660
(gdb) i r o0
o0          0xffbefbdd    -4260899
(gdb) x/3bx 0xffbefbdd
0xffbefbdd:     0x34 0x56 0x78
(gdb)

从C语言来说,执行"*q = 0x0000;"时导致SIGBUS了。从汇编指令来说,执行"clrh [%o0]"时导致SIGBUS了,寄存器%o0值为0xffbefbdd,这个地址未对齐在双字节边界上。

注意,gcc编译时并未指定-O进行优化,但仍然使用clrh,而不是两次clrb。类似的汇编指令有ldw、lduh等等。有人可能碰上读操作也导致SIGBUS,觉得不可理解,其实读写导致SIGBUS没有本质区别,比如ldw只能读4字节边界上的地址。

bus.c是显式的未对齐。程序员实际最容易面对的是隐式未对齐,主要来自指针的强制类型转换。下面举例说明这种情形。

--------------------------------------------------------------------------
/*
* Test: SPARC/Solaris 8 64-bit kernel mode
* gcc -Wall -pipe -g -o other_bus other_bus.c
*/
#include
#include

int main ( int argc, char * argv[] )
{
unsigned int        i = 0x12345678;
unsigned short int   j = 0x0000;

j = *( ( unsigned short int * )( ( ( unsigned char * )&i   ) + 1 ) );
return( EXIT_SUCCESS );
}   /* end of main */
--------------------------------------------------------------------------

$ ./other_bus
总线错误 (core dumped)
$ gdb ./other_bus core
GNU gdb 5.0
#0   main (argc=1, argv=0xffbefc44) at other_bus.c:13
13       j = *( ( unsigned short int * )( ( ( unsigned char * )&i   ) + 1 ) );
(gdb) disas main
Dump of assembler code for function main:
0x10810
:    save   %sp, -120, %sp
0x10814 :    st   %i0, [ %fp + 0x44 ]
0x10818 :    st   %i1, [ %fp + 0x48 ]
0x1081c :    sethi   %hi(0x12345400), %o1
0x10820 :    or   %o1, 0x278, %o0     ! 0x12345678
0x10824 :    st   %o0, [ %fp + -20 ]
0x10828 :    clrh   [ %fp + -22 ]
0x1082c :    lduh   [ %fp + -19 ], %o0
0x10830 :    sth   %o0, [ %fp + -22 ]
0x10834 :    clr   %i0
0x10838 :    b   0x10840
0x1083c :    nop
0x10840 :    ret
0x10844 :    restore
End of assembler dump.
(gdb) i r pc
pc          0x1082c   67628
(gdb)

因此在SPARC架构上编程,一定要留神强制类型转换,务必清楚自己正在干什么,有没有隐患。

D: yuhuan@SMTH 2004-01-30 11:48

参Linux的mmap(2)手册页

--------------------------------------------------------------------------
使用映射可能涉及到如下信号

SIGSEGV

试图对只读映射区域进行写操作

SIGBUS

试图访问一块无文件内容对应的内存区域,比如超过文件尾的内存区域,或者以前有文件内容对应,现在为另一进程截断过的内存区域。
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