Linux下的段错误检查方法详解 (linux的检查段错误)
在编写代码过程中，我们难免会遇到段错误（Segmentation fault）的问题。这通常是因为程序试图访问未分配给其使用的内存地址而导致的。在Linux系统下，我们有许多方法可以用来检查和排除段错误问题。在本文中，我们将详细介绍几种常用的段错误检查方法以及它们的优缺点。
1. GDB调试器
GDB是一个强大的调试器，在Linux系统中得到广泛应用。它支持多种调试方式，可以单步执行代码、检查变量、打印堆栈跟踪等等。在检查段错误问题时，我们通常使用GDB的以下几个命令：
– run：运行程序
– backtrace（bt）：打印堆栈跟踪信息
– frame：切换到指定的堆栈帧
– info locals：查看当前帧的局部变量
– info registers：查看CPU寄存器的值
下面是一个使用GDB检查段错误问题的示例：
“`c
#include
int mn() {
char a[10];
a[11] = ‘A’;
printf(“%c”, a[11]);
return 0;
}
“`
使用GDB调试器进行调试：
“`
$ gcc -g demo.c
$ gdb a.out
(gdb) run
Starting program: /home/user/a.out
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x000000000040051d in mn () at demo.c:5
5 a[11] = ‘A’;
(gdb) backtrace
#0 0x000000000040051d in mn () at demo.c:5
(gdb) frame 0
#0 0x000000000040051d in mn () at demo.c:5
5 a[11] = ‘A’;
(gdb) info locals
No locals.
(gdb) info registers
“`
我们可以看到，程序在第5行出现了段错误，而且调用栈只有一个帧。由于此处没有定义局部变量，因此info locals命令没有返回任何信息。
GDB调试器的主要优点是可以提供丰富的调试信息，可以帮助我们快速定位段错误的位置。但是，使用GDB进行调试需要一定的经验和技巧，对于初学者来说可能较为困难。
2. Valgrind工具
Valgrind是一款流行的内存调试工具，可以自动检测内存泄漏、越界访问等问题。它可以检测出几乎所有的内存问题，而且支持多种操作系统和处理器平台。Valgrind主要包括以下工具：
– Memcheck：用于检测内存泄漏和越界访问等问题
– Callgrind：用于计算函数调用和程序运行时间等信息
– Cachegrind：用于计算程序的缓存访问情况
使用Valgrind检查段错误问题的示例：
“`c
#include
int mn() {
int *p;
p = malloc(sizeof(int));
*p = 1;
free(p);
*p = 2;
return 0;
}
“`
使用Valgrind工具进行检查：
“`
$ gcc -g demo.c
$ valgrind ./a.out
==4999== Invalid write of size 4
==4999== at 0x400554: mn (demo.c:9)
==4999== Address 0x51be040 is 0 bytes after a block of size 4 alloc’d
==4999== at 0x4C2C3B0: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==4999== by 0x40051C: mn (demo.c:6)
==4999==
==4999== Invalid read of size 4
==4999== at 0x40056D: mn (demo.c:10)
==4999== Address 0x51be040 is 0 bytes after a block of size 4 alloc’d
==4999== at 0x4C2C3B0: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==4999== by 0x40051C: mn (demo.c:6)
==4999==
==4999==
==4999== HEAP SUMMARY:
==4999== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==4999== total heap usage: 1 allocs, 1 frees, 4 bytes allocated
==4999==
==4999== All heap blocks were freed — no leaks are possible
==4999==
==4999== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v
==4999== ERROR SUMMARY: 2 errors from 2 contexts (suppressed: 2 from 2)
“`
我们可以看到，Valgrind工具检测出了程序在第9行和第10行出现的无效写和读错误。它还显示了内存分配和释放信息，并且没有检测出内存泄漏问题。
Valgrind工具是一种非常实用的内存调试工具，可以自动检测出许多内存问题。但是，它会影响程序的运行性能，而且在某些情况下，它也可能无法检测出所有的问题。
3. AddressSanitizer
AddressSanitizer是Google开发的一款内存错误检测工具，它可以用于检测内存泄漏、越界访问、野指针等问题。与Valgrind工具不同，AddressSanitizer是一个编译器插件，可以在编译时检查程序的内存安全性。
在Linux系统中，使用AddressSanitizer进行内存错误检查非常简单。我们只需要在编译代码时添加-fsanitize=address参数就可以了。其示例如下：
“`c
#include
int mn() {
int *p;
p = malloc(sizeof(int));
*p = 1;
free(p);
*p = 2;
return 0;
}
“`
使用AddressSanitizer进行检查：
“`
$ gcc -g demo.c -fsanitize=address
$ ./a.out
==4999==ERROR: AddressSanitizer: heap-use-after-free on address 0x60202300efc0 at pc 0x4005CB bp 0x7ffdc67e4b50 sp 0x7ffdc67e4b40
READ of size 4 at 0x60202300efc0 thread T0
#0 0x4005ca in mn /home/user/demo.c:10
#1 0x7f7a5dc18a3f in __libc_start_mn (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x21a3f)
#2 0x400448 in _start (/home/user/a.out+0x400448)
0x60202300efc0 is located 0 bytes inside of 4-byte block freed
#0 0x40075f in free (/home/user/a.out+0x40075f)
#1 0x4005b9 in mn /home/user/demo.c:7
#2 0x7f7a5dc18a3f in __libc_start_mn (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x21a3f)
SUMMARY: AddressSanitizer: heap-use-after-free /home/user/demo.c:10 in mn
“`
我们可以看到，AddressSanitizer工具检测出了程序在第10行出现的堆使用之后的错误。它还提供了栈跟踪信息和错误类型提示，方便我们快速找到问题所在。
AddressSanitizer是一种非常方便且有效的内存错误检查工具，它可以大大减少内存错误带来的问题，并且在检测内存泄漏时也具有较高的准确性。但是，它在检测时的开销较高，可能会影响程序的运行性能。
