gdb、core 以及段错误

查看系统是否允许生成core文件

• #ulimit -a  
• core file size          (blocks, -c) 0  

core文件大小限制为0，不能生成core文件

使用如下命令取消限制，使系统能生成core文件

ulimit -c unlimited  

一般linux操作系统默认core文件的大小都是0,需要手动设置一下。

段错误

简而言之,产生段错误就是访问了错误的内存段，一般是你没有权限，或者根本就不存在对应的物理内存,尤其常见的是访问0地址.

在编程中以下几类做法容易导致段错误,基本是是错误地使用指针引起的

1)访问系统数据区，尤其是往 系统保护的内存地址写数据
最常见就是给一个指针以0地址
2)内存越界(数组越界，变量类型不一致等) 访问到不属于你的内存区域

下面将就以下的一个存在段错误的程序介绍几种调试方法：

dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}
int main (void)
{
dummy_function ();
return 0;
}

作为一个熟练的C/C++程序员，以上代码的bug应该是很清楚的，因为它尝试操作地址为0的内存区域，而这个内存区域通常是不可访问的禁区，当然就会出错了。我们尝试编译运行它:
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
段错误
果然不出所料，它出错并退出了。
1.利用gdb逐步查找段错误:
这种方法也是被大众所熟知并广泛采用的方法，首先我们需要一个带有调试信息的可执行程序，所以我们加上“-g -rdynamic"的参数进行编译，然后用gdb调试运行这个新编译的程序,具体步骤如下:
xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic d.c
xiaosuo@gentux test $ gdb ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

(gdb) r
Starting program: /home/xiaosuo/test/a.out

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x08048524 in dummy_function () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;
(gdb)
哦？！好像不用一步步调试我们就找到了出错位置d.c文件的第4行，其实就是如此的简单。
从这里我们还发现进程是由于收到了SIGSEGV信号而结束的。通过进一步的查阅文档(man 7 signal)，我们知道SIGSEGV默认handler的动作是打印”段错误"的出错信息，并产生Core文件，由此我们又产生了方法二。
2.分析Core文件：
Core文件是什么呢？
The default action of certain signals is to cause a process to terminate and produce a core dump file, a disk file containing an image of the process‘s memory at the time of termination. A list of the signals which cause a process to dump core can be found in signal(7).
以 上资料摘自man page(man 5 core)。不过奇怪了，我的系统上并没有找到core文件。后来，忆起为了渐少系统上的拉圾文件的数量（本人有些洁癖，这也是我喜欢Gentoo的原因 之一），禁止了core文件的生成，查看了以下果真如此，将系统的core文件的大小限制在512K大小，再试:
xiaosuo@gentux test $ ulimit -c
0
xiaosuo@gentux test $ ulimit -c 1000
xiaosuo@gentux test $ ulimit -c
1000
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
段错误 (core dumped)
xiaosuo@gentux test $ ls
a.out core d.c f.c g.c pango.c test_iconv.c test_regex.c
core文件终于产生了，用gdb调试一下看看吧:
xiaosuo@gentux test $ gdb ./a.out core
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".


warning: Can‘t read pathname for load map: 输入/输出错误.
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
Core was generated by `./a.out‘.
Program terminated with signal 11, Segmentation fault.
#0 0x08048524 in dummy_function () at d.c:4
4 *ptr = 0x00;
哇，好历害，还是一步就定位到了错误所在地，佩服一下Linux/Unix系统的此类设计。
接着考虑下去，以前用windows系统下的ie的时侯，有时打开某些网页，会出现“运行时错误”，这个时侯如果恰好你的机器上又装有windows的编译器的话，他会弹出来一个对话框，问你是否进行调试，如果你选择是，编译器将被打开，并进入调试状态，开始调试。
Linux下如何做到这些呢？我的大脑飞速地旋转着，有了，让它在SIGSEGV的handler中调用gdb，于是第三个方法又诞生了:
3.段错误时启动调试:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>

void dump(int signo)
{
char buf[1024];
char cmd[1024];
FILE *fh;

snprintf(buf, sizeof(buf), "/proc/%d/cmdline", getpid());
if(!(fh = fopen(buf, "r")))
exit(0);
if(!fgets(buf, sizeof(buf), fh))
exit(0);
fclose(fh);
if(buf[strlen(buf) - 1] == ‘\n‘)
buf[strlen(buf) - 1] = ‘\0‘;
snprintf(cmd, sizeof(cmd), "gdb %s %d", buf, getpid());
system(cmd);

exit(0);
}

void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}
编译运行效果如下:
xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic f.c
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
GNU gdb 6.5
Copyright (C) 2006 Free Software Foundation, Inc.
GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you are
welcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.
Type "show copying" to see the conditions.
There is absolutely no warranty for GDB. Type "show warranty" for details.
This GDB was configured as "i686-pc-linux-gnu"...Using host libthread_db library "/lib/libthread_db.so.1".

Attaching to program: /home/xiaosuo/test/a.out, process 9563
Reading symbols from /lib/libc.so.6...done.
Loaded symbols for /lib/libc.so.6
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
(gdb) bt
#0 0xffffe410 in __kernel_vsyscall ()
#1 0xb7ee4b53 in waitpid () from /lib/libc.so.6
#2 0xb7e925c9 in strtold_l () from /lib/libc.so.6
#3 0x08048830 in dump (signo=11) at f.c:22
#4 <signal handler called>
#5 0x0804884c in dummy_function () at f.c:31
#6 0x08048886 in main () at f.c:38
怎么样？是不是依旧很酷？
以 上方法都是在系统上有gdb的前提下进行的，如果没有呢？其实glibc为我们提供了此类能够dump栈内容的函数簇，详见 /usr/include/execinfo.h（这些函数都没有提供man page，难怪我们找不到），另外你也可以通过gnu的手册进行学习。
4.利用backtrace和objdump进行分析:
重写的代码如下:
#include <execinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>

/* A dummy function to make the backtrace more interesting. */
void
dummy_function (void)
{
unsigned char *ptr = 0x00;
*ptr = 0x00;
}

void dump(int signo)
{
void *array[10];
size_t size;
char **strings;
size_t i;

size = backtrace (array, 10);
strings = backtrace_symbols (array, size);

printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size);

for (i = 0; i < size; i++)
printf ("%s\n", strings[i]);

free (strings);

exit(0);
}

int
main (void)
{
signal(SIGSEGV, &dump);
dummy_function ();

return 0;
}
编译运行结果如下：
xiaosuo@gentux test $ gcc -g -rdynamic g.c
xiaosuo@gentux test $ ./a.out
Obtained 5 stack frames.
./a.out(dump+0x19) [0x80486c2]
[0xffffe420]
./a.out(main+0x35) [0x804876f]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0xb7e02866]
./a.out [0x8048601]
这次你可能有些失望,似乎没能给出足够的信息来标示错误,不急,先看看能分析出来什么吧,用objdump反汇编程序,找到地址0x804876f对应的代码位置:
xiaosuo@gentux test $ objdump -d a.out

8048765: e8 02 fe ff ff call 804856c <signal@plt>
804876a: e8 25 ff ff ff call 8048694 <dummy_function>
804876f: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
8048774: c9 leave
我们还是找到了在哪个函数(dummy_function)中出错的,信息已然不是很完整,不过有总比没有好的啊!

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