空白
分类： C/C++
2014-11-01 04:52:30
原文地址：
遇到的问题： (题意请描述清楚) :
程序执行一段时间(不固定, 一分钟以下) 会出现Alignment trap: xxx(pid) PC=0x0001645 .....
来自kernel的错误讯息, 因为现在已经把成是尽量精简.. 但还是抓不出错误, 也用 addr2line 这个程序将PC所指出的 function address印出, 但也是没有帮助... 请问要怎样抓这类bug呢? 谢谢!
希望得到的正确结果：
程序跑出来的错误结果：
开发平台： (例: VC++ or gcc/g++ or Dev-C++, Windows or Linux) : linux, gcc4
有问题的code： (请善用置底文标色功能) :
补充说明：
PC 只是一个 Program Counter, 无法告诉你问题发生时, 执行到哪一个 function. 如果你能跑 gdb 的话, 只要问题发生时, 使用 bt (backtrace) 这个命令, 即可知道问题发生的地方在哪. 但是, 你所描述的这个问题, 只有 ARM 系列的 CPU 及 2.6.x 的 kernel 才会看得到. 通常在 embedded device 上, 要用 gdb 来 remote debug 也不是一件简单的事.
在下提供一个方法, 可以不需要 gdb, 使程序发生问题时印出 backtrace 的 内容, 配合 addr2line 找出问题发生的地方(档案,行数,function). 但在这 之前, 可以先试着使用 gcc 的检查功能,
1. 编译时, 增加 -Wcast-align -Wpadded -Wpacked
2. 修正所有编译时出现的 Warning 如果程序代码不小, 那这可能会需要相当多的时间修正, 及重新编译, 有些地方 也可能修了之后, 打坏了原本的架构, 而且, 这功能只能告诉你, "这样的程 式码, 有可能会发生这个问题", 不保证能指出真正发生问题的地方. 如果上述这个方法仍不能解决你的问题, 那么, 后述的这个方法或许可以试试看. (后面的内容十分冗长)
[原理概述]
我们要在程序有问题的地方, 让它中断, 然后印出 backtrace 来让 addr2line 反查. 因此, 我们分成以下三个步骤说明之.
1. 用 signal 让程序在有问题的地方中断
2. 印出 backtrace
3. 使用 addr2line 来解析其内容
[实作方法]
1. 用 signal 让程序在有问题的地方中断:
在 kernel 的文件 -- Documentation/arm/mem_align 里有提到, 当有 memory alignment 的问题发生时, kernel 会做出一些处置, 像你所看 到的讯息, 即是 kernel 印出 warning, 这个行为是可以透过 /proc 变更的. 以下的指令可以检视目前的设定,
# cat /proc/cpu/alignment
User: 0
System: 577
Skipped: 0
Half: 9076
Word: 4479
Multi: 0
User faults: 4 (signal) <----- 此为目前设定
关于 User faults, 有以下 5 种设定,
0 - ignore (默认值)
1 – warn
2 - fixup
3 - fixup+warn
4 - signal
5 - signal+warn (我们需要这个)
我们需要将行为模式设成 4 或 5, 理由是 4 和 5 都会在发生问题之时 送出 SIGBUS, 如果程序里没有 signal handler, process 就会被 kill 掉. 我们要利用这个 signal 来中断有问题的地方, 并且印出 backtrace. 因此我们先更改模式为 5,
# echo 5 > /proc/cpu/alignment
2. 印出 backtrace
这个部份, 需要利用 #include 里的 backtrace(). 如果 source code 分成很多 .c 或 .cpp 的话, 请找出 main() 所在的那个 档案来增加以下的 code, -----------------------------------------------------------------
#include
#include
#include
/* 此为 signal handler */
static void catch_sig(int sig) {
void *trace[128];
int n = backtrace(trace, sizeof(trace) / sizeof(trace[0]));
backtrace_symbols_fd(trace, n, 1);
exit(0);
}
/* 此函式指定 SIGBUS 的 handler 为 catch_sig() */
static void set_signals(void) {
struct sigaction act;
sigemptyset(&act.sa_mask);
act.sa_flags = 0;
act.sa_handler = catch_sig;
sigaction(SIGBUS, &act, NULL);
}
/* 在你的 main() 的前头, 呼叫 set_signals() */
int main() {
set_signals();
:
:
}
-------------------------------------------------------------------
编译时, 务必增加 -g -rdynamic 选项.
例: gcc -o prog -g -rdynamic prog.c
重新编译及执行后, 若发生 Alignment trap, kernel 会送给这个 process 一个 SIGBUS 的 signal, 而我们在 set_signal() 里, 设定了收到 SIGBUS 时要执行 catch_sig(), 而在 catch_sig() 里, 我们利用 backtrace() 来 取得 stack frame 的地址之后, 用 backtrace_symbols_fd() 来印出比较 看得懂的信息 (但还是得配合 addr2line 来解读), 印出的内容看起来像是 以下这样:
#
./prog
./prog[0x8048743] --+---> 前面这两行必指向 catch_sig(), 可以忽略 [0xffffe420] -------+
./prog(func+0x1d)[0x804878c] --> 问题发生在这里
./prog(main+0xa3)[0x804883d] --> main() 呼叫了 func() /lib/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe5)[0xb7e21455]
./prog[0x8048691]
从这儿, 我们可以看到问题出现的地方在 func() 的 0x1d, 接下来, 下面 将介绍 addr2line 来更进一步解析问题出现的位置.
3. addr2line
addr2line 的用法很简单, 如下所示:
用法: addr2line -e 执行文件 -f 地址
承上例:
# addr2line -e prog -f 0x804878c
func ---------------------> 函式名称
/home/haha/prog.c:312 ----> 档案及行数
最后, 只要再注意一件事即可, 就是 312 这个行数, 还不是问题发生的正确位置, 要如何取得确切的位置呢? 假设以下内容为 prog.c 的一部份,
309 void func() {
310 unsigned char *data = (unsigned char *)malloc(16);
-> 311 struct st_bug *ptr = (struct st_bug *)data;
* 312 printf("Hi, I am here\n");
:
387 }
我们发现到, 刚才addr2line解析出来的行数是312, 但是问题其实不在312, 而是 311, 那是因为呼叫 function 时, 要把返回的地址记录在 Stack 里的缘故, 因此当程序执行到有问题的 311 行时, process 会接到 kernel 送来的 SIGBUS, 然而, 在呼叫 signal handler -- catch_sig() 前, 因为 catch_sig() 执行完后, 要回到的地址就是 312, 所以会先把 312 的地址 先存在 Stack 里, 再呼叫 catch_sig(), 而我们在 catch_sig() 里呼叫 backtrace() 时, 它只是忠实的告诉我们每一个 function 被呼叫时, Stack 里所预存的返回地址是什么而已. (亦即每一个 stack frame 当时所纪录的 地址). 因此, addr2line 看到的行数, 需要上移一行, 才是真正问题发生的 地方. (在此例也就是指 311 行)
[此方法的其他应用]
利用"实作方法"的 2 和 3, 也可以用来捕捉 SIGSEGV (Segmentation Fault, 内存区段错误) 所发生的地方. 甚至是其他的 signal 发生时, 程序执行的位置.
[后记]
本来是睡不着, 才写这篇, 结果, 写完也不用睡了.... XD