应用层打印PC指针LR指针解决段错误总结

最新推荐文章于 2025-04-12 11:11:10 发布
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分类专栏： 段错误 内存管理 gdb 文章标签： c语言 嵌入式 linux 指针
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.csdn.net/sdsszk/article/details/109765180
版权

1．需求的产生

写程序难免会出现段错误的情况，这时候很想知道，到底在什么地方崩溃了，对于代码很少，或者你很有把握的时候，或许用二分法配合printf就可以搞定了；而对于非常复杂的代码，比如像Xserver这样的程序，可能就不太好定位了；
（本文讨论的情况都是针对arm环境，并且gdb不方便使用的情况）

2. 解决思路

思路其实很简单，对于用户态段错误的原因，大约可以分为两种,

a) 没有权限访问这个地址；
b) 访问的地址没有映射，比如NULL地址；
当出现这两种情况的时候，linux内核都会向用户态的程序发送SIGSEGV的信号，于是程序执行默认的信号处理函数，就退出了；
所以有两个解决办法：
A） 在内核里面把这些寄存器打印出来；
B） 在上层程序里面把寄存器打印出来；
下面来分别说明：

3. 内核信息打印

内核的执行路径如下：
在这里插入图片描述
我们只需要在__do_user_fault的时候把打印信息打开就可以了，如下：

#ifdef CONFIG_DEBUG_USER
       if (user_debug & UDBG_SEGV) {
              printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
                    tsk->comm, sig, addr, fsr);
              show_pte(tsk->mm, addr);
              show_regs(regs);
       }
#endif
改成
printk(KERN_DEBUG "%s: unhandled page fault (%d) at 0x%08lx, code 0x%03x\n",
                     tsk->comm, sig, addr, fsr);
              show_pte(tsk->mm, addr);
              show_regs(regs);

里面会打印出pc寄存器的值，有了这个就可以定位了。

4. 用户态信息打印

这个做法的主要思路就是先拦截SIGSEGV信号，然后在信号处理函数里面打印信息，信号拦截代码如下：

static void  catch_sigsegv()
{
       struct sigaction action;
       memset(&action, 0, sizeof(action));
       action.sa_sigaction = sigsegv_handler;
       action.sa_flags = SA_SIGINFO;
       if(sigaction(SIGSEGV, &action, NULL) < 0)
       {
              perror("sigaction");
		}
}

只需要在main函数里面加入这个函数就可以了：

main(…)
{
	….
	catch_sigsegv();
	…
}

下面来看看这个处理函数sigsegv_handler是怎么写的，代码如下：

static void sigsegv_handler(int signum, siginfo_t* info, void*ptr)
{
       static const char *si_codes[3] = {"", "SEGV_MAPERR", "SEGV_ACCERR"};
        int i;
        ucontext_t *ucontext = (ucontext_t*)ptr;
        void *bt[100];
        char **strings;

        printf("Segmentation Fault Trace:\n");
        printf("info.si_signo = %d\n", signum);
        printf("info.si_errno = %d\n", info->si_errno);
        printf("info.si_code  = %d (%s)\n", info->si_code, si_codes[info->si_code]);
        printf("info.si_addr  = %p\n", info->si_addr);
        
        /*for arm*/
        printf("the arm_fp 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_fp);
        printf("the arm_ip 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_ip);
        printf("the arm_sp 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_sp);
        printf("the arm_lr 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_lr);
        printf("the arm_pc 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_pc);
        printf("the arm_cpsr 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.arm_cpsr);
        printf("the falut_address 0x%3x\n",ucontext->uc_mcontext.fault_address);
        
		**/*backtrace函数有的系统不支持，如hisi平台/FH平台等不支持*/**
        printf("Stack trace (non-dedicated):");
        int sz = backtrace(bt, 20);
        printf("the stack trace is %d\n",sz);
        strings = backtrace_symbols(bt, sz);
        for(i = 0; i < sz; ++i)
        {
                printf("%s\n", strings[i]);
        }
      _exit (-1);
}

测试代码如下：

void test_segv()
{
        char *i=0;
        *i=10;//产生段错误的位置
}
void cause_segv()
{
        printf("this is the cause_segv\n");
        test_segv();//调用函数
}
int main(int argc,char **argv)
{
        catch_sigsegv();//初始化注册捕捉函数
        cause_segv();
        return 0;
}

编译方法：
gcc segment_trace.c -g –rdynamic –o segment_trace
执行：
./segment_trace
输出如下：
this is the catch_sigsegv
Segmentation Fault Trace:
info.si_signo = 11
info.si_errno = 0
info.si_code  = 1 (SEGV_MAPERR)
info.si_addr  = (nil)
the arm_fp 0xb7f8a3d4
the arm_ip 0xb7f8a3d8
the arm_sp 0xb7f8a3c0
the arm_lr 0x8998
the arm_pc 0x8974
the arm_cpsr 0x60000010
the falut_address 0x  0
Stack trace (non-dedicated):the stack trace is 5
./segment_trace(backtrace_symbols+0x1c8) [0x8844]
/lib/libc.so.6(__default_rt_sa_restorer+0) [0xb5e22230]
./segment_trace(cause_segv+0x18) [0x8998]
./segment_trace(main+0x20) [0x89c0]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0x108) [0xb5e0c10c]

5. 输出信息分析

根据上面的输出可以看出一些端倪：

根据栈信息，可以看出是在cause_segv里面出了问题，但是最后一层栈信息是看不到的，另外需要根据pc寄存器的值来定位：
addr2line -f -e segment_trace 0x8974
test_segv
/home/wf/test/segment_trace.c:55
可以看到说是在55行，一看:
刚好是
*i=10;
这一行，
而且可以看出，函数名是test_segv，
所以基本上不需要打印栈信息，也可以定位了。

6. 注意

这个方法最好不要用在多线程环境里面；
如果打印不出栈信息，需要在内核中去掉：
-fomit-frame-pointer编译选项；

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