嵌入式C开发中段错误的3种调试方法
相信大家在嵌入式c开发中，或多或少都会遇到段错误（segmentation fault ）。昨天分享了一个总线错误的例子：嵌入式软件中，关于总线错误，我帮你们踩了这些坑！相比总线错误，段错误是一种更为常见的错误。
那么，段错误是怎么产生的呢？简单来说，段错误是因为访问不可访问的内存产生的。
下面是一些典型的段错误产生的原因：
访问不存在的内存地址
访问只读的内存地址
栈溢出
内存越界
……
段错误实例
1、实例1：访问不存在的内存地址
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test==================); int *p = null; *p = 1234; return 0;}
2、实例2：访问只读的内存地址
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test1==================); char *str = hello; str[0] = 'h'; return 0;}
3、实例3：栈溢出
#include static void test(void){ char buf[1024 * 1024] = {0}; static int i = 0; i++; printf(i = %d, i); test();}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test2==================); test(); return 0;}
4、实例4：内存越界
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test3==================); static char arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4}; printf(arr[10000] = %d, arr[10000]); return 0;}
段错误调试方法
从上面的几个例子中，我们应该对段错误有了一定的认识，但实际项目中，实际中，段错误可能没有上面的例子那么明显看出。如果之前没有这方面的经验，可能一时半会也定位不到问题。
接下来，分享一下段错误的3种调试方法，供大家参考。
我们依旧使用例子来说明，例子：
#include static void func0(void){ printf(this is func0); int *p = null; *p = 1234;}static void func1(void){ printf(this is func1); func0();}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test4==================); func1(); return 0;}
1、gdb一步步运行
使用gdb调试，打一些断点、按流程运行下去，运行到段错误的地方会直接提示报错。
或者使用命令行直接gdb调试：
这里我们是在x86上运行，如果是定位arm嵌入式linux程序，我们怎么做的？
同样也是可以使用gdb的，可以参考我们之前分享的文章：vscode+gdb+gdbserver远程调试arm程序
2、通过core文件
linux下，一个程序崩溃时，它一般会在指定目录下生成一个core文件。core文件仅仅是一个内存映象(同时加上调试信息)，主要是用来调试的。
core文件可打开与关闭。相关命令：
ulimit -c # 查看core文件是否打开ulimit -c 0 # 禁止产生core文件ulimit -c unlimited #设置core文件大小为不限制大小ulimit -c 1024 #限制产生的core文件的大小不能超过1024kb
0代表关闭。下面我们打开它：
运行程序时，程序崩溃时，在程序目录下会生成core文件，比如：
调试core文件：
gdb test core
3、利用backtrace进行分析
#include #include #include #include void func0(void){ printf(this is func0); int *p = null; *p = 1234;}void func1(void){ printf(this is func1); func0();}void func2(void){ printf(this is func2); func1();}void dump(int signo){ void *array[100]; size_t size; char **strings; size = backtrace(array, 100); strings = backtrace_symbols(array, size); printf(obtained %zd stacks., size); for(int i = 0; i < size; i++) { printf(%s, strings[i]); } free(strings); exit(0);}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test5==================); signal(sigsegv, &dump); func2(); return 0;}
当程序发生段错误时，内核会向程序发送sigsegv信号。dump为sigsegv信号处理函数，其实现用到了execinfo.h里的两个函数：
int backtrace(void **buffer,int size);char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size);
backtrace函数用于获取当前线程的调用堆栈，获取的信息将会被存放在buffer中,它是一个指针列表。参数 size 用来指定buffer中可以保存多少个void* 元素。函数返回值是实际获取的指针个数，最大不超过size大小 在buffer中的指针实际是从堆栈中获取的返回地址，每一个堆栈框架有一个返回地址。
backtrace_symbols将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组。参数buffer应该是从backtrace函数获取的指针数组,size是该数组中的元素个数(backtrace的返回值)。函数返回值是一个指向字符串数组的指针，它的大小同buffer相同。
每个字符串包含了一个相对于buffer中对应元素的可打印信息。它包括函数名，函数的偏移地址，和实际的返回地址。
注意：该函数的返回值是通过malloc函数申请的空间，因此调用者必须使用free函数来释放指针。如果不能为字符串获取足够的空间函数的返回值将会为null。
以上就是本次介绍的3种定位段错误问题的方法，可以定位不同程度的问题。
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那么，段错误是怎么产生的呢？简单来说，段错误是因为访问不可访问的内存产生的。
下面是一些典型的段错误产生的原因：
访问不存在的内存地址
访问只读的内存地址
栈溢出
内存越界
……
段错误实例
1、实例1：访问不存在的内存地址
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test==================); int *p = null; *p = 1234; return 0;}
2、实例2：访问只读的内存地址
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test1==================); char *str = hello; str[0] = 'h'; return 0;}
3、实例3：栈溢出
#include static void test(void){ char buf[1024 * 1024] = {0}; static int i = 0; i++; printf(i = %d, i); test();}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test2==================); test(); return 0;}
4、实例4：内存越界
#include int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test3==================); static char arr[5] = {0, 1, 2, 3, 4}; printf(arr[10000] = %d, arr[10000]); return 0;}
段错误调试方法
从上面的几个例子中，我们应该对段错误有了一定的认识，但实际项目中，实际中，段错误可能没有上面的例子那么明显看出。如果之前没有这方面的经验，可能一时半会也定位不到问题。
接下来，分享一下段错误的3种调试方法，供大家参考。
我们依旧使用例子来说明，例子：
#include static void func0(void){ printf(this is func0); int *p = null; *p = 1234;}static void func1(void){ printf(this is func1); func0();}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test4==================); func1(); return 0;}
1、gdb一步步运行
使用gdb调试，打一些断点、按流程运行下去，运行到段错误的地方会直接提示报错。
或者使用命令行直接gdb调试：
这里我们是在x86上运行，如果是定位arm嵌入式linux程序，我们怎么做的？
同样也是可以使用gdb的，可以参考我们之前分享的文章：vscode+gdb+gdbserver远程调试arm程序
2、通过core文件
linux下，一个程序崩溃时，它一般会在指定目录下生成一个core文件。core文件仅仅是一个内存映象(同时加上调试信息)，主要是用来调试的。
core文件可打开与关闭。相关命令：
ulimit -c # 查看core文件是否打开ulimit -c 0 # 禁止产生core文件ulimit -c unlimited #设置core文件大小为不限制大小ulimit -c 1024 #限制产生的core文件的大小不能超过1024kb
0代表关闭。下面我们打开它：
运行程序时，程序崩溃时，在程序目录下会生成core文件，比如：
调试core文件：
gdb test core
3、利用backtrace进行分析
#include #include #include #include void func0(void){ printf(this is func0); int *p = null; *p = 1234;}void func1(void){ printf(this is func1); func0();}void func2(void){ printf(this is func2); func1();}void dump(int signo){ void *array[100]; size_t size; char **strings; size = backtrace(array, 100); strings = backtrace_symbols(array, size); printf(obtained %zd stacks., size); for(int i = 0; i < size; i++) { printf(%s, strings[i]); } free(strings); exit(0);}int main(int argc, char **argv){ printf(==================segmentation fault test5==================); signal(sigsegv, &dump); func2(); return 0;}
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int backtrace(void **buffer,int size);char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size);
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注意：该函数的返回值是通过malloc函数申请的空间，因此调用者必须使用free函数来释放指针。如果不能为字符串获取足够的空间函数的返回值将会为null。
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