linux c/c++内存异常分析

人总是会犯错，所以程序也就有bug；这里我们就简单说说Linux下几种用户态程序内存相关异常。
首先需要了解的是Linux进程内存空间布局，如图：
                       
1、内核空间3~4G，由于CPU有运行级别限制，用户态程序没有权限修改内核地址空间，我们只需要考虑用户态空间0~3G；
2、0~3G空间，被划分为不同的段，Linux系统在进程刚创建的时候，就已经将“0~128M空间”以及“程序文件.text”段保护起来，用户程序指令无法修改；
3、“用户栈”空间，主要是指程序运行过程中保存函数调用链的地方，如果函数调用过深或是局部变量过大，则会出现栈溢出；另外如果某级函数里面局部变量越界，会造成函数栈空间破坏；
4、“.data”、“.bss”、“heap”等空间，因为我们会操作这些内存空间，比如malloc一块内存，然后进行写操作，一个不小心，可能会写越界，从而覆盖其它内存空间；

    通过以上分析，我们可以得出以下几种内存异常：

    一：非法地址访问
               
               
    这种类型的段错误，比较好处理，只要gdb上去看下是哪一行哪个变量，基本就可以解决（需要说明的是如果编译进行了优化，比如“-O2”选项，需要能阅读基本的汇编指令，才可以定位出哪一行）。

    二：栈溢出
               
                
    这里main文件调用一个递归函数，该递归函数里面有个比较大的局部变量，256K大小，我们可以看到递归到第八次栈就溢出，那么基本可以判定该进程栈空间大小约为4M（MAC系统）。

    三：全局变量越界
                          
               
               
                
    对于全局变量或是堆变量越界，基本上需要将该变量所在地址空间前面一段内存打印出来，查看是哪一块内存越界；对于全局变量，gdb下可以直接翻译出符号，很容易识别一段内存区域属于哪个全局变量；但是堆内存约为是动态分配，如果没有经过封装，将内存申请调用栈记录在内存头上，我们很难知道这块内存在哪里申请的，只能根据内存内容大概猜测一下。

    四：栈破坏
        首先，我们来看下进程的栈空间布局：

                    

 
    根据不同的CPU体系、不同的编译器及优化级别，形成的栈也有所区别，不过上图大致反映了Linux C/C++进程的栈布局。如图一段代码，如下图：
                  
                  
    gdb上去，如图：
                  
                  
    找到rbp、rsp两个寄存器值，然后打印栈内容：
                      
    从被破坏的栈里面找出残余信息，如图：
1、被破坏的内容是蓝色矩形框住的部分；
2、红色箭头表示的即是函数栈帧的链表，栈最上面存储的是一个指针，指向调用者的栈顶，后面紧接着存储的是调用者的返回地址；
3、绿色矩形框住的就是函数返回地址，通过gdb可以找到对应的函数就是func_c和func_b；
    至此就分析出异常发生前的函数调用链。