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仅通过崩溃地址找出源代码的出错行

 
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作为程序员,我们平时最担心见到的事情是什么?是内存泄漏?是界面不好看?……错啦!我相信我的看法是不会有人反对的——那就是,程序发生了崩溃!

“该程序执行了非法操作,即将关闭。请与你的软件供应商联系。”,呵呵,这句 M$ 的“名言”,恐怕就是程序员最担心见到的东西了。有的时候,自己的程序在自己的机器上运行得好好的,但是到了别人的机器上就崩溃了;有时自己在编写和测试的过程中就莫名其妙地遇到了非法操作,但是却无法确定到底是源代码中的哪行引起的……是不是很痛苦呢?不要紧,本文可以帮助你走出这种困境,甚至你从此之后可以自豪地要求用户把崩溃地址告诉你,然后你就可以精确地定位到源代码中出错的那行了。(很神奇吧?呵呵。)

首先我必须强调的是,本方法可以在目前市面上任意一款编译器上面使用。但是我只熟悉 M$ 的 VC 和 MASM ,因此后面的部分只介绍如何在这两个编译器中实现,请读者自行融会贯通,掌握在别的编译器上使用的方法。

Well,废话说完了,让我们开始! :)

首先必须生成程序的 MAP 文件。什么是 MAP 文件?简单地讲, MAP 文件是程序的全局符号、源文件和代码行号信息的唯一的文本表示方法,它可以在任何地方、任何时候使用,不需要有额外的程序进行支持。而且,这是唯一能找出程序崩溃的地方的救星。

好吧,既然 MAP 文件如此神奇,那么我们应该如何生成它呢?在 VC 中,我们可以按下 Alt+F7 ,打开“Project Settings”选项页,选择 C/C++ 选项卡,并在最下面的 Project Options 里面输入:/Zd ,然后要选择 Link 选项卡,在最下面的 Project Options 里面输入: /mapinfo:lines 和 /map:PROJECT_NAME.map 。最后按下 F7 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件。

在 MASM 中,我们要设置编译和连接参数,我通常是这样做的:

rc %1.rc
ml /c /coff /Zd %1.asm
link /subsystem:windows /mapinfo:exports /mapinfo:lines /map:%1.map %1.obj %1.res

把它保存成 makem.bat ,就可以在命令行输入 makem filename 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件了。

在此我先解释一下加入的参数的含义:

/Zd 表示在编译的时候生成行信息
/map[:filename] 表示生成 MAP 文件的路径和文件名
/mapinfo:lines 表示生成 MAP 文件时,加入行信息
/mapinfo:exports 表示生成 MAP 文件时,加入 exported functions (如果生成的是 DLL 文件,这个选项就要加上)

OK,通过上面的步骤,我们已经得到了 MAP 文件,那么我们该如何利用它呢?

让我们从简单的实例入手,请打开你的 VC ,新建这样一个文件:

01 //****************************************************************
02 //程序名称:演示如何通过崩溃地址找出源代码的出错行
03 //作者:罗聪
04 //日期:2003-2-7
05 //出处:http://www.luocong.com(老罗的缤纷天地)
06 //本程序会产生“除0错误”,以至于会弹出“非法操作”对话框。
07 //“除0错误”只会在 Debug 版本下产生,本程序为了演示而尽量简化。
08 //注意事项:如欲转载,请保持本程序的完整,并注明:
09 //转载自“老罗的缤纷天地”(http://www.luocong.com)
10 //****************************************************************
11
12 void Crash(void)
13 {
14 int i = 1;
15 int j = 0;
16 i /= j;
17 }
18
19 void main(void)
20 {
21 Crash();
22 }

很显然本程序有“除0错误”,在 Debug 方式下编译的话,运行时肯定会产生“非法操作”。好,让我们运行它,果然,“非法操作”对话框出现了,这时我们点击“详细信息”按钮,记录下产生崩溃的地址——在我的机器上是 0x0040104a 。

再看看它的 MAP 文件:(由于文件内容太长,中间没用的部分我进行了省略)

CrashDemo

Timestamp is 3e430a76 (Fri Feb 07 09:23:02 2003)

Preferred load address is 00400000

Start Length Name Class
0001:00000000 0000de04H .text CODE
0001:0000de04 0001000cH .textbss CODE
0002:00000000 00001346H .rdata DATA
0002:00001346 00000000H .edata DATA
0003:00000000 00000104H .CRT$XCA DATA
0003:00000104 00000104H .CRT$XCZ DATA
0003:00000208 00000104H .CRT$XIA DATA
0003:0000030c 00000109H .CRT$XIC DATA
0003:00000418 00000104H .CRT$XIZ DATA
0003:0000051c 00000104H .CRT$XPA DATA
0003:00000620 00000104H .CRT$XPX DATA
0003:00000724 00000104H .CRT$XPZ DATA
0003:00000828 00000104H .CRT$XTA DATA
0003:0000092c 00000104H .CRT$XTZ DATA
0003:00000a30 00000b93H .data DATA
0003:000015c4 00001974H .bss DATA
0004:00000000 00000014H .idata$2 DATA
0004:00000014 00000014H .idata$3 DATA
0004:00000028 00000110H .idata$4 DATA
0004:00000138 00000110H .idata$5 DATA
0004:00000248 000004afH .idata$6 DATA

Address Publics by Value Rva+Base Lib:Object

0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj
0001:00000070 _main 00401070 f CrashDemo.obj
0004:00000000 __IMPORT_DESCRIPTOR_KERNEL32 00424000 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000014 __NULL_IMPORT_DESCRIPTOR 00424014 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000138 __imp__GetCommandLineA@0 00424138 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000013c __imp__GetVersion@0 0042413c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000140 __imp__ExitProcess@4 00424140 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000144 __imp__DebugBreak@0 00424144 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000148 __imp__GetStdHandle@4 00424148 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000014c __imp__WriteFile@20 0042414c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000150 __imp__InterlockedDecrement@4 00424150 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000154 __imp__OutputDebugStringA@4 00424154 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000158 __imp__GetProcAddress@8 00424158 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000015c __imp__LoadLibraryA@4 0042415c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000160 __imp__InterlockedIncrement@4 00424160 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000164 __imp__GetModuleFileNameA@12 00424164 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000168 __imp__TerminateProcess@8 00424168 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000016c __imp__GetCurrentProcess@0 0042416c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000170 __imp__UnhandledExceptionFilter@4 00424170 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000174 __imp__FreeEnvironmentStringsA@4 00424174 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000178 __imp__FreeEnvironmentStringsW@4 00424178 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000017c __imp__WideCharToMultiByte@32 0042417c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000180 __imp__GetEnvironmentStrings@0 00424180 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000184 __imp__GetEnvironmentStringsW@0 00424184 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000188 __imp__SetHandleCount@4 00424188 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000018c __imp__GetFileType@4 0042418c kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000190 __imp__GetStartupInfoA@4 00424190 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000194 __imp__HeapDestroy@4 00424194 kernel32:KERNEL32.dll
0004:00000198 __imp__HeapCreate@12 00424198 kernel32:KERNEL32.dll
0004:0000019c __imp__HeapFree@12 0042419c kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001a0 __imp__VirtualFree@12 004241a0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001a4 __imp__RtlUnwind@16 004241a4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001a8 __imp__GetLastError@0 004241a8 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001ac __imp__SetConsoleCtrlHandler@8 004241ac kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001b0 __imp__IsBadWritePtr@8 004241b0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001b4 __imp__IsBadReadPtr@8 004241b4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001b8 __imp__HeapValidate@12 004241b8 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001bc __imp__GetCPInfo@8 004241bc kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001c0 __imp__GetACP@0 004241c0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001c4 __imp__GetOEMCP@0 004241c4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001c8 __imp__HeapAlloc@12 004241c8 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001cc __imp__VirtualAlloc@16 004241cc kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001d0 __imp__HeapReAlloc@16 004241d0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001d4 __imp__MultiByteToWideChar@24 004241d4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001d8 __imp__LCMapStringA@24 004241d8 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001dc __imp__LCMapStringW@24 004241dc kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001e0 __imp__GetStringTypeA@20 004241e0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001e4 __imp__GetStringTypeW@16 004241e4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001e8 __imp__SetFilePointer@16 004241e8 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001ec __imp__SetStdHandle@8 004241ec kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001f0 __imp__FlushFileBuffers@4 004241f0 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001f4 __imp__CloseHandle@4 004241f4 kernel32:KERNEL32.dll
0004:000001f8 /177KERNEL32_NULL_THUNK_DATA 004241f8 kernel32:KERNEL32.dll

entry point at 0001:000000f0


Line numbers for ./Debug/CrashDemo.obj(d:/msdev/myprojects/crashdemo/crashdemo.cpp) segment .text

13 0001:00000020 14 0001:00000038 15 0001:0000003f 16 0001:00000046
17 0001:00000050 20 0001:00000070 21 0001:00000088 22 0001:0000008d

如果仔细浏览 Rva+Base 这栏,你会发现第一个比崩溃地址 0x0040104a 大的函数地址是 0x00401070 ,所以在 0x00401070 这个地址之前的那个入口就是产生崩溃的函数,也就是这行:

0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj

因此,发生崩溃的函数就是 ?Crash@@YAXXZ ,所有以问号开头的函数名称都是 C++ 修饰的名称。在我们的源程序中,也就是 Crash() 这个子函数。

OK,现在我们轻而易举地便知道了发生崩溃的函数名称,你是不是很兴奋呢?呵呵,先别忙,接下来,更厉害的招数要出场了。

请注意 MAP 文件的最后部分——代码行信息(Line numbers information),它是以这样的形式显示的:

13 0001:00000020

第一个数字代表在源代码中的代码行号,第二个数是该代码行在所属的代码段中的偏移量。

如果要查找代码行号,需要使用下面的公式做一些十六进制的减法运算:

崩溃行偏移 = 崩溃地址(Crash Address) - 基地址(ImageBase Address) - 0x1000

为什么要这样做呢?细心的朋友可能会留意到 Rva+Base 这栏了,我们得到的崩溃地址都是由 偏移地址(Rva)+ 基地址(Base) 得来的,所以在计算行号的时候要把基地址减去,一般情况下,基地址的值是 0x00400000 。另外,由于一般的 PE 文件的代码段都是从 0x1000 偏移开始的,所以也必须减去 0x1000 。

好了,明白了这点,我们就可以来进行小学减法计算了:

崩溃行偏移 = 0x0040104a - 0x00400000 - 0x1000 = 0x4a

如果浏览 MAP 文件的代码行信息,会看到不超过计算结果,但却最接近的数是 CrashDemo.cpp 文件中的:

16 0001:00000046

也就是在源代码中的第 16 行,让我们来看看源代码:

16 i /= j;

哈!!!果然就是第 16 行啊!

兴奋吗?我也一样! :)

方法已经介绍完了,从今以后,我们就可以精确地定位到源代码中的崩溃行,而且只要编译器可以生成 MAP 文件(包括 VC、MASM、VB、BCB、Delphi……),本方法都是适用的。我们时常抱怨 M$ 的产品如何如何差,但其实 M$ 还是有意无意间提供了很多有价值的信息给我们的,只是我们往往不懂得怎么利用而已……相信这样一来,你就可以更为从容地面对“非法操作”提示了。你甚至可以要求用户提供崩溃的地址,然后就可以坐在家中舒舒服服地找到出错的那行,并进行修正。

是不是很爽呢? :)

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