About Segmentation Fault in Linux ( SIGSEGV )

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About Segmentation Fault in Linux ( SIGSEGV )

       刚拜读了一篇《Segmentation fault in linux.pdf》，下面是自己总结的一些内容 ：

segmentation fault引发内核产生SIGSEGV信号；SIGSEGV是在访问内存时发生的错误，当用户态程序访问不允许访问内存，或者以错误的方式访问允许访问的内存时产生SIGSEGV。

      下面来说下常见的几种引发SIGSEGV的情况： 
1. 错误的访问类型引发SIGSEGV
1  #include <stdio.h>
2  #include <stdlib.h>
3  int  main()  {
4      char * s  =  "hello world";
5     s [ 1 ]  =  'H';
6  ｝
*  上面的函数引发SIGSEGV是因为“hello world”作为一个常量字符串，在编译链接后会放在ELF可执行目标文件的.rodata(存储只读数据，比如printf语句中的格式和开关语句的跳转表)部分，由于这片内存区域是只读的，这就引起可SIGSEGV.
2.访问了不属于进程地址空间的内存
1  #include <stdio.h>
2  #include <stdlib.h>
3 
4  int  main()  {
5      int * p  = ( int *) 0xC0000fff;
6      *p  =  10;
7  }
*    众所周知，linux地址空间顶部的四分之一是预留给内核的。即0xffffffff到0xc0000000是用户代码不可见的存储器，上述程序访问的0xc0000fff刚好访问的是这片地址空间。
3.访问了不存在的内存
1  #include <stdio.h>
2  #include <stdlib.h>
3 
4  int  main ()  {
5      int  * a  =  NULL;
6      * a  =  1;
7  }
*   这个很显然呐....
4.栈溢出了，有可能引发SIGSEGV(栈溢出是缓存区溢出的一种)
01  #include <stdio.h>
02  #include <stdlib.h>
03 
04  int *  foo()  {
05      int  a  =  10;
06 
07      return  & a;
08  }
09 
10  int  main()  {
11      int * b;
12 
13     b  =  foo();
14      printf ( "%d /n " ,  *b);
15  }
*     如上程序编译时会报：“warning: function returns address of local variable”，这是编译器在提醒你，该程序由栈溢出的危险。按照常理，&a在foo运行结束后应该被是释放，再以*b访问，相对于当前的程序是发生了栈溢出，但是该沉序实际运行正常，这是因为linux中典型的页的大小为4K，当栈溢的幅度小于页的大小时，不会产生SIGSEGV.
01  #include <stdio.h>
02  #include <stdlib.h>
03 
04 
05  char *  foo()  {
06       char  buf [ 8192 ];
07 
08       memset ( buf ,  0x55 ,  sizeof( buf));
09       return  buf;
10  }
11 
12  int  main()  {
13       char *  c;
14 
15       c  =  foo();
16       printf ( "%#x /n " ,  c [ 5000 ]);
17  }
*    虽然上面程序的栈溢已经超出了 4K 大小,可运行仍然正常。这是因为 C 教程中提到的“栈自动释放”实际上是改变栈指针,而其指向的内存,并不是在函数返回时就被回收了。在我们的例子中,所访问的栈溢处内存仍然存在。无效的栈内存(即栈指针范围外未被回收的栈内存)是由操作系统在需要时回收的,这是无法预测的,也就无法预测何时访问非法的栈内容会引发 SIGSEGV。
*    再看下面的程序，它访问一个未分配的栈内存：
01  #include <stdio.h>
02  #include <stdlib.h>
03 
04  int  main()  {
05      char *  c;
06 
07      c  = ( char *) & c  –  8192  * 2;
08      * c  =  'a';
09      printf ( "%c /n " ,  * c);
10  }
*    该函数的栈溢为16K，但是我们依旧没有看到SIGSEGIV，这是因为在内核的page fault处理函数规定，栈溢小于64k左右都是没有问题的，栈会自动扩展。
5.关于堆
01  #include <stdio.h>
02  #include <stdlib.h>
03 
04  #define K 1024
05  int  main ()  {
06      char *  c;
07      int  i  =  0;
08 
09      c  =  malloc ( 1);
10      while ( 1)  {
11         c  +=  i * K;
12         * c  =  'a';
13         printf ( "overflow %dK /n " ,  i);
14         i  ++;
15      }
16  }
*    如上函数，对应malloc的大小不同，SIGSEGV推迟溢出的大小也不同。
*    再看一个：
01  #include <stdio.h>
02  #include <stdlib.h>
03  #define K 1024
04  int  main ()  {
05      int *  a;
06 
07      a  =  malloc ( sizeof( int));
08      * a  =  100;
09      printf ( "%d /n " ,  * a);
10      free ( a);
11      printf ( "%d /n " ,  * a);
12  }
*   上面的程序不一定会出现SIGSEGV,至于这其中的原委，看了栈溢出的话大家应该已经明白了吧：free后的内存空间不会立即归还给操作系统。
6.函数跳转到非法的地址上执行。
*   这个跟上次的那个缓存区溢出实验中  Featherain的做法 差不多，就是通过某种手段把函数的返回地址给改了...