利用linux信号机制调试段错误(Segment fault)

在实际开发过程中，大家可能会遇到段错误的问题，虽然是个老问题，但是其带来的隐患是极大的，只要出现一次，程序立即崩溃中止。如果程序运行在PC中，segment fault的调试相对比较方便，因为可以通过串口、显示器可以查看消息，只要程序运行，通过GDB调试工具即可捕捉产生segment fault的具体原因。但是不知大家有没有想法，当程序运行在嵌入式设备上时，你所面临资源的缺乏，你没有串口打印信息，没有显示器可查看，你不知道程序运行的状态，如果程序的产生segment falut这种bug发生的周期1年之内只发生过三四次，时间又不确定，你又如何调试知道程序发生错误的具体位置呢？等等问题实在令人纠结。

解决此问题的方式方法有如下几种：

1 在产品发布之前，尽量将所有segment fault产生原因找出，全部消除（最理想情况下）

2 在程序中的关键位置增加打印信息，设定打印级别，通过打信的信息缩小查bug的范围，如果是嵌入式设备，需要将这些信息写入文件，保存在flash中。

3 利用看门狗喂狗，如果程序中止或长期陷入死循环，将重新加载程序

4 利用linux信号机制来解决段错误问题(有点类似于软看门狗)

下面我着重讲解第4要点的解决方式：

首先，我先叙述下我的总体思路，假设我的程序在某处调用一函数dummy_func(),这个函数有个segment fault段错误，如果你程序没对其进行处理，不用怀疑，你的程序马上挂掉，如果是嵌入式设备里的程序，你可能不知道产生segment fault的具体原因和具体位置，只能看log日志慢慢分析。我们知道，在linux的信号机制中，当产生segment fault错误时，程序会产生SIGSEGV信号，于是我们试想，如果我们在程序中能够及时捕捉到此信号，然后在此信号处理函数中重新加载此应用程序，就可以实现类似看门狗的功能，暂且将这种方法称之为软件看门狗吧。但是此方法只是权宜之计，它可以让你的产品在客户面前保持良好印象(因为如果程序挂掉后又重新加载了，而客户不知道)，而不至于长期很频繁的去现场解决此问题，这种方式适用于产生段错误的周期具有不确定性，其实我们都知道遇到segment fault我们还得解决此问题产生的具体原因，这才是正确的解决方式。

下面我列出完整的程序源码，虽然简单，但是非常有用：

/******************************程序开始 **********************************/

#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

char main_status = 0;

/***********************
 * 此函数产生一个段错误
 * *********************/
void dummy_func(void)
{
    printf("hello world/n");
    char *p = NULL;     //0地址
    *p = 0x1a;             //对0地址写入数据，出现段错误
    return;
}

/************************
 * 此函数用于重新加载程序
 ************************/
void deal(void)
{
   char buffer[255];
   memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
   sprintf(buffer, "cd ~/test");
   system(buffer);

/*
    *此延时很重要，如果不加延时，ctrl+c的信号无法及时处理（即ctrl+c失效），程序将循环加载    
    * 如果不加延时，程序又重新执行后面./test1语句将重新加载应用程序了
     */
     sleep(5);

memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
   sprintf(buffer, "./test1");
   system(buffer);
   printf ("xxxxxxxxxxxxxxx/n");
    
   if( 1 == main_status )
        exit(0);
}

/**************************
 * 捕捉到ctrl+c信号的处理函数
 **************************/
void ctrl_c_func(int signo)
{
    printf("stop the demo/n");
    main_status = 1;  //置标志位
    exit(0);
}

int ctrl_c_func_init(void)
{
    int ret = 0;
    struct sigaction act;

act.sa_handler = ctrl_c_func;
    sigemptyset(&act.sa_mask);
    act.sa_flags = 0;

ret = sigaction(SIGINT, &act, NULL);
}

/****************************
 * main主程序
 ****************************/
int main(int argc, char **argv)
{
    signal(SIGSEGV, &deal);   //捕捉SIGSEGV信号
    signal(SIGINT, &ctrl_c_func);  //捕捉SIGINT信号
//    ctrl_c_func_init();  //如果不用上面捕捉，调用这个函数也行

while(1)
    {
        if( 1 == main_status )  //如果接收到标志位，则退出
        { 
             exit(0);
        }
        dummy_func();  //调用产生segment fault函数
    }
    return 0;
}
/******************************程序结束 **********************************/