Segmentation Fault

‘Segmentation Fault’ 오류는 잘못된 메모리 영역을 참조할 때 발생하는 오류입니다. 이 때 단순히 ‘Segmentation Fault’ 오류 메세지만 출력하기 때문에 어느 부분에서 오류가 발생했는지 디버그하기가 까다롭습니다. 물론, 디버깅 툴을 통해서 callstack을 보면서 디버그를 할 수 있으면 좋겠지만, 크로스 컴파일 환경에서는 디버깅이 쉽지 않은 경우가 대부분입니다.

다음 예제 코드는 라즈베리파이에서 돌아가는 Segmentation Fault시 Callstack을 츨력하는 코드입니다. ARM 계열 CPU를 타켓으로 했으며, x86이나 다른 계열 CPU에서는 코드에서

caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.arm_pc;  // RIP: x86_64 specific     arm_pc: ARM

부분을 수정하면 됩니다.

예제 코드

#include <stdio.h>
#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <cxxabi.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string>
#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ucontext.h>
#include <unistd.h>

using namespace std;

typedef struct _sig_ucontext {
  unsigned long uc_flags;
  struct ucontext *uc_link;
  stack_t uc_stack;
  struct sigcontext uc_mcontext;
  sigset_t uc_sigmask;
} sig_ucontext_t;

void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext) {
  void * array[50];
  void * caller_address;
  char ** messages;
  int size, i;
  sig_ucontext_t * uc;

  uc = (sig_ucontext_t *) ucontext;

  /* Get the address at the time the signal was raised */
  caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.arm_pc;  // RIP: x86_64 specific     arm_pc: ARM

  fprintf(stderr, "\n");

  if (sig_num == SIGSEGV)
    printf("signal %d (%s), address is %p from %p\n", sig_num, strsignal(sig_num), info->si_addr,
           (void *) caller_address);
  else
    printf("signal %d (%s)\n", sig_num, strsignal(sig_num));

  size = backtrace(array, 50);
  /* overwrite sigaction with caller's address */
  array[1] = caller_address;
  messages = backtrace_symbols(array, size);

  /* skip first stack frame (points here) */
  for (i = 1; i < size && messages != NULL; ++i) {
    printf("[bt]: (%d) %s\n", i, messages[i]);
  }

  free(messages);

  exit(EXIT_FAILURE);
}

void installSignal(int __sig) {
  struct sigaction sigact;
  sigact.sa_sigaction = crit_err_hdlr;
  sigact.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;
  if (sigaction(__sig, &sigact, (struct sigaction *) NULL) != 0) {
    fprintf(stderr, "error setting signal handler for %d (%s)\n", __sig, strsignal(__sig));
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
}

int crash() {
  char *s = "hello world";
  *s = 'H';

  printf("Crash~!!");
  return 0;
}

int foo4() {
  crash();
  return 0;
}

int foo3() {
  foo4();
  return 0;
}

int foo2() {
  foo3();
  return 0;
}

int foo1() {
  foo2();
  return 0;
}

int main(int argc, char *argv[]) {

  // For crashes, SIGSEV should be enough.
  installSignal(SIGSEGV);

  // But, you can install handlers for other signals as well:
  //installSignal(SIGBUS);
  //installSignal(SIGFPE);
  //installSignal(SIGILL);
  //installSignal(SIGINT);
  //installSignal(SIGPIPE);
  //installSignal(SIGQUIT);
  //installSignal(SIGTERM);
  //installSignal(SIGTSTP); # This is Ctrl+Z, we need to ignore it. This is to send the process to the background (suspend).
  //installSignal(SIGTTIN);
  //installSignal(SIGTTOU);
  //installSignal(SIGSYS);
  //installSignal(SIGXCPU);
  //installSignal(SIGXFSZ);

  foo1();

  return 0;
}

빌드시 옵션

빌드시 옵션으로 -g 옵션을 줘야 합니다. Eclipe에서 Debug 모드로 빌드할 경우 기본적으로 -g3 옵션을 주기 때문에 크게 신경쓸 필요가 없습니다.

실행 결과

실행 결과는 다음과 같습니다.

$ ./SegmentationFaultCapture

signal 11 (Segmentation fault), address is 0x10a64 from 0x108c8
[bt]: (1) ./SegmentationFaultCapture() [0x108c8]
[bt]: (2) ./SegmentationFaultCapture() [0x108c8]
[bt]: (3) ./SegmentationFaultCapture() [0x108f8]
[bt]: (4) ./SegmentationFaultCapture() [0x10910]
[bt]: (5) ./SegmentationFaultCapture() [0x10928]
[bt]: (6) ./SegmentationFaultCapture() [0x10940]
[bt]: (7) ./SegmentationFaultCapture() [0x1096c]
[bt]: (8) /lib/arm-linux-gnueabihf/libc.so.6(__libc_start_main+0x114) [0xb6c5f294]

addr2line으로 오류 위치 확인

위 결과창만으로는 아직 정확한 오류 위치를 알 수 없기 때문에 addr2line 명령어를 이용해서 결과를 조회합니다.

$ addr2line -f -e ./SegmentationFaultCapture 0x108c8
_Z5crashv
D:\Workspace\RobotLitoService\SegmentationFaultCapture\Debug/../Main.cpp:73