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linux SIGSEGV 信号捕捉，保证发生段错误后程序不崩溃

2017-11-14 3345
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简介：

在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
复制代码 
 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     }
复制代码
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

复制代码 
 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     //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 }
复制代码

 

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 

 

复制代码 
 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 }
复制代码

 

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：
复制代码 
 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         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 }
复制代码

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 

复制代码 
 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
复制代码

另外建一个文件 ，

复制代码 
 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     }
复制代码

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。










本文转自 jiu~ 博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/jiu0821/p/7207082.html，如需转载请自行联系原作者
文章标签：
Linux
关键词：
Linux程序
Linux段错误
Linux信号
Linux信号程序
Linux捕捉
余二五
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