linux SIGSEGV 信号捕捉,保证发生段错误后程序不崩溃详解程序员

Linux中编程的时候 有时候 try catch 可能满足不了我们的需求。因为碰到类似数组越界 ,非法内存访问之类的 ,这样的错误无法捕获。下面我们介绍一种使用捕获信号实现的异常 用来保证诸如段错误之类的错误发生时程序不会崩溃,而是跳过代码继续执行。首先我们来看看发生段错误之后系统的处理。

发生段错误后系统会抛出 SIGSEGV 信号 ,之后 调用默认的信号处理函数 ,产生core文件 ,然后关闭程序 。

那有没有一种办法可以保证程序不会死掉呢,当然是有的 。首先我们想到的是 截获改信号,调用自己的信号处理函数 。

让我们来看看signal 这个函数 。

 #include <signal.h>
       typedef void (*sighandler_t)(int);
       sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
        第一个参数 的意思表示你要绑定的信号 (可以使用在控制台使用 kill -l 查看都有哪些信号 ,这些就不讲了,有兴趣的可以上网查)
        第二个参数 是表示信号处理的函数 指针 ,返回值为void* 参数为int ,如上 ,另外 系统也定义了一些宏 
                           (SIG_IGN,和 SIG_DFL) 第一个表示忽略这个信号 ,第二个表示 使用默认的信号处理函数 如果我们处理的       是SIGSEGV信号 ,那么它就会产生core文件 等等操作  
        返回值是一个信号处理函数的指针 ,如果发生错误 返回 SIG_ERR 这个宏 ,事实上 也是定义的一个函数 产生错误的原因 主要是因为给定的信号不正确 
另外这个使用函数 有两点要注意 
   1. 进入到信号处理函数之后 这个信号会被 阻塞(block) 直到信号处理函数 返回 这点非常重要 ,后面会讲到。
   2. 信号函数处理完之后,会将该信号恢复为默认处理状态 ,即重新与产生core文件…函数绑定,所以在下一次用到的时候要重新调用signal这个函数绑定
       自定义的信号处理函数
那么我们就可以开始尝试使用它了

 1     #include <signal.h>   
 2     #include <setjmp.h>   
 3     #include <stdarg.h>   
 4     #include <stdlib.h>   
 5     #include <stdio.h>   
 6     //信号处理函数   
 7     void recvSignal(int sig)   
 8     {   
 9         printf("received signal %d !!!/n",sig);   
10     }   
11     int main(int argc,char** argv)   
12     {   
13       //给信号注册一个处理函数    
14       signal(SIGSEGV, recvSignal);   
15       int* s = 0;   
16       (*s) = 1;   
17      //以上两句用来产生 一个 传说中的段错误   
18       while(1)   
19       {   
20         sleep(1);   
21         printf("sleep 1 /n");   
22       }   
23       return 0;   
24     }  

编译运行  一直打印收到信号 11 (SIGSEGV),为什么呢 ,
上面代码给SIGSEGV 这个信号注册了一个处理函数 ,替代了系统默认的产生core文件的处理函数 ,当错误发生后 ,系统 发送 SIGSEGV ,然后 中断了程序 跳到 recvSignal 处理函数中去 ,处理完成后 ,再跳回来错误发生的地方 ,然后继续产生错误 ,继续发送 SIGSEGV  信号 … 
使用 setjmp 和longjmp 尝试跳过错误堆栈  
#include <setjmp.h>
 int setjmp(jmp_buf env);   void longjmp(jmp_buf env, int val);

系统跳转函数 ,可以直接在函数之间跳转 (比goto 强大多了) 

int setjmp(jmp_buf env);  这个函数 将上下文 ,就是cpu和内存的信息保存到env中 (不用去理解 jmp_buf,就当我们平时用的buff好了),然后调用 void longjmp(jmp_buf env, int val); 的时候 跳转到使用env中的信息 ,恢复上下文 。如果是第一回调用setjmp 它会返回 0,如果是在 从longjmp 跳转过来的 ,那就返回 longjmp的参数 val,根据setjmp的返回值 我们就可以决定执行可能发生错误的代码还是直接跳过这段代码 。知道了原理之后 我们可能就会这样写

 1 #include <signal.h> 
 2 #include <setjmp.h> 
 3 #include <stdarg.h> 
 4 #include <stdlib.h> 
 5 #include <stdio.h> 
 6 jmp_buf env; 
 7 //信号处理函数 
 8 void recvSignal(int sig) 
 9 { 
10 printf("received signal %d !!!/n",sig); 
11         longjmp(env,1); 
12 } 
13 int main(int argc,char** argv) 
14 { 
15  
16     //保存一下上下文  
17     int r = setjmp(env); 
18     if(  r  == 0) 
19     { 
20         //初次执行 ,那么可以执行 可能会发生错误的代码 
21         //给信号注册一个处理函数   
22         signal(SIGSEGV, recvSignal); 
23         printf("excute this code!!"); 
24            int* s = 0; 
25             (*s) = 1; 
26     } 
27     else 
28     { 
29         //是由longjmp 跳转回来的 
30             printf("jump this code !!");  
31     } 
32     while(1) 
33     { 
34         sleep(1); 
35         printf("sleep 1 /n"); 
36     } 
37     return 0; 
38 }

 

编译 ,执行  产生 SIGSEGV 信号 ,然后在信号函数 里边跳转 到  int r = setjmp(env); 这一行 ,之后 直接略过了 可能发生错误的这段代码 ,跳转生效,可是这种方式还有一个bug,我们看看下面的代码

 

 1 #include <signal.h> 
 2 #include <setjmp.h> 
 3 #include <stdarg.h> 
 4 #include <stdlib.h> 
 5 #include <stdio.h> 
 6 jmp_buf env; 
 7 //信号处理函数 
 8 void recvSignal(int sig) 
 9 { 
10 printf("received signal %d !!!/n",sig); 
11         longjmp(env,1); 
12 } 
13 int main(int argc,char** argv) 
14 { 
15  
16     for(int i = 0; i < 2; i++) 
17     { 
18             //保存一下上下文  
19         int r = setjmp(env); 
20         if(  r  == 0) 
21         { 
22             //初次执行 ,那么可以执行 可能会发生错误的代码 
23             //给信号注册一个处理函数   
24             signal(SIGSEGV, recvSignal); 
25             printf("excute this code!!"); 
26                int* s = 0; 
27                 (*s) = 1; 
28         } 
29         else 
30         { 
31                 //是由longjmp 跳转回来的 
32                 printf("jump this code !!");  
33         } 
34         sleep(5); 
35     } 
36  
37     while(1) 
38     { 
39         sleep(1); 
40         printf("sleep 1 /n"); 
41     } 
42     return 0; 
43 }

 

当for循环第二次执行的时候 ,程序依然产生了 SIGSEGV,系统仍然调用了默认的处理函数产生了core文件 ,分析下原因 上面我们说过“进入到信号处理函数之后 这个信号会被 阻塞(block) 直到信号处理函数返回”,在进入到信号处理函数之后 ,这个时候 系统阻塞了 SIGSEGV 这个信号 ,当跳回到 int r = setjmp(env); 这行代码的时候  SIGSEGV 信号依然是阻塞的 ,那以后 再给他绑定信号处理函数 自然没有作用 。
好在系统给我们提供了int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savesigs);和  void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val);这两个函数 ,这两个函数 和上面的 int setjmp(jmp_buf env);   void longjmp(jmp_buf env, int val); 大同小异 ,唯一的不同 是sigsetjmp 函数 多了 一个参数 ,savesigs,查看这函数的说明可以知道 ,当 savesigs 不为 0时,会保存当前的信号屏蔽表 (signal mask),然后在使用siglongjmp 跳转的时候 会恢复 线程的 屏蔽表。
于是我们把上面的代码修改 后如下:

 1 #include <signal.h> 
 2 #include <setjmp.h> 
 3 #include <stdarg.h> 
 4 #include <stdlib.h> 
 5 #include <stdio.h> 
 6 // jmp_buf env; 
 7 //信号处理函数 
 8 void recvSignal(int sig) 
 9 { 
10 printf("received signal %d !!!/n",sig); 
11         siglongjmp(env,1); 
12 } 
13 int main(int argc,char** argv) 
14 { 
15  
16     for(int i = 0; i < 2; i++) 
17     { 
18             //保存一下上下文  
19         int r = sigsetjmp(env,1); 
20         if(  r  == 0) 
21         { 
22             //初次执行 ,那么可以执行 可能会发生错误的代码 
23             //给信号注册一个处理函数   
24             signal(SIGSEGV, recvSignal); 
25             printf("excute this code!!"); 
26                int* s = 0; 
27                 (*s) = 1; 
28         } 
29         else 
30         { 
31                 //是由longjmp 跳转回来的 
32                 printf("jump this code !!");  
33         } 
34         sleep(5); 
35     } 
36  
37     while(1) 
38     { 
39         sleep(1); 
40         printf("sleep 1 /n"); 
41     } 
42     return 0; 
43 }

编译后 运行 。按照我们的需求 第二次进入for循环时, 发生段错误后程序不会死掉 ,而是会跳过这段代码了继续往下走 。下面我做了一个简单的封装 ,在错误发生时,我打印出了 错误信息 ,然后跳过错误的代码

 1 /* 
 2 ** file name CException.h 
 3 */ 
 4 #ifndef _CEXCEPTION_H_ 
 5 #define _CEXCEPTION_H_ 
 6 #include <setjmp.h> 
 7 #include <stdlib.h> 
 8 #include <stdarg.h> 
 9 #include <execinfo.h> 
10 #include <stdio.h> 
11 #include <signal.h> 
12 #include <iostream> 
13 #include <string.h> 
14 typedef struct Except_frame 
15 { 
16     jmp_buf env; 
17     int flag; 
18     void clear() 
19     { 
20        flag = 0; 
21        bzero(env,sizeof(env)); 
22     } 
23     bool isDef() 
24     { 
25        return flag; 
26     } 
27     Except_frame() 
28     { 
29       clear(); 
30     } 
31 }Except_frame; 
32 extern Except_frame* except_stack; 
33 extern void errorDump(); 
34 extern void recvSignal(int sig); 
35 Except_frame* except_stack = new Except_frame; 
36 void errorDump() 
37 { 
38     const int maxLevel = 200; 
39     void* buffer[maxLevel]; 
40     int level = backtrace(buffer, maxLevel); 
41     const int SIZE_T = 1024; 
42     char cmd[SIZE_T] = "addr2line -C -f -e "; 
43     char* prog = cmd + strlen(cmd); 
44     readlink("/proc/self/exe", prog, sizeof(cmd) - (prog-cmd)-1); 
45     FILE* fp = popen(cmd, "w"); 
46     if (!fp) 
47     { 
48         perror("popen"); 
49         return; 
50     } 
51     for (int i = 0; i < level; ++i) 
52     { 
53         fprintf(fp, "%p/n", buffer[i]); 
54     } 
55     fclose(fp); 
56 } 
57  
58 void recvSignal(int sig) 
59 { 
60     printf("received signal %d !!!/n",sig); 
61     errorDump(); 
62     siglongjmp(except_stack->env,1); 
63 } 
64 #define TRY / 
65     except_stack->flag = sigsetjmp(except_stack->env,1);/ 
66     if(!except_stack->isDef()) / 
67     { / 
68       signal(SIGSEGV,recvSignal); / 
69       printf("start use TRY/n"); 
70 #define END_TRY / 
71     }/ 
72     else/ 
73     {/ 
74       except_stack->clear();/ 
75     }/ 
76     printf("stop use TRY/n"); 
77 #define RETURN_NULL / 
78     } / 
79     else / 
80     { / 
81       except_stack->clear();/ 
82     }/ 
83     return NULL; 
84 #define RETURN_PARAM  { / 
85       except_stack->clear();/ 
86     }/ 
87     return x; 
88 #define EXIT_ZERO / 
89     }/ 
90     else / 
91     { / 
92       except_stack->clear();/ 
93     }/ 
94     exit(0); 
95 #endif

另外建一个文件 ,

 1     #include "CException.h"   
 2     int main(int argc,char** argv)   
 3     {   
 4         //可以如下使用    
 5         TRY   
 6             int*s = 0;   
 7             (int*s) = 1;   
 8         END_TRY   
 9         //使用这两个宏包含可能发生的错误代码 ,当然可以根据需求 使用    
10         //RETURN_NULL    
11         //RETURN_PARAM(0)   
12         //EXIT_ZERO  这三个宏   
13         return 0;   
14     }  

这个时候我们就能使用TRY 和 END_TRY,RETURM_NULL,RETURN_PARAM(param) 来实现程序发生段错误后跳过错误代码继续运行了 ,不过此代码仅限于单线程使用

 

from:http://blog.csdn.net/work_msh/article/details/8470277

原创文章,作者:奋斗,如若转载,请注明出处:https://blog.ytso.com/2627.html

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上一篇 2021年7月16日
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