理解SIGBUS与SIGSEGV

本文主要探讨了SIGBUS与SIGSEGV信号。介绍了导致SIGBUS信号的多种可能,如硬件故障、Linux平台malloc()内存不足、某些架构数据访问未对齐等。还说明了二者区别,SIGBUS是指针地址有效但总线不能使用,SIGSEGV是指针地址无效。此外,通过代码示例展示未对齐数据访问导致SIGBUS的情况。

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理解SIGBUS与SIGSEGV
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Q: SIGSEGV我能理解,但有时碰上SIGBUS,这该如何理解。

A: nkwht@smth

nkwht用Google获取这样一些知识。有多种可能导致SIGBUS信号:

1) 硬件故障,不用说,程序员最常碰上的肯定不是这种情形。

2) Linux平台上执行malloc(),如果没有足够的RAM,Linux不是让malloc()失败返回,
而是向当前进程分发SIGBUS信号。

注: 对该点执怀疑态度,有机会可自行测试确认当前系统反应。

3) 某些架构上访问数据时有对齐的要求,比如只能从4字节边界上读取一个4字节的
数据类型。IA-32架构没有硬性要求对齐,尽管未对齐的访问降低执行效率。另外
一些架构,比如SPARC、m68k,要求对齐访问,否则向当前进程分发SIGBUS信号。

SIGBUS与SIGSEGV信号一样,可以正常捕获。SIGBUS的缺省行为是终止当前进程并产
生core dump。

A: Marc Rochkind

SIGBUS与SIGSEGV信号的一般区别如下:

1) SIGBUS(Bus error)意味着指针所对应的地址是有效地址,但总线不能正常使用该
指针。通常是未对齐的数据访问所致。

2) SIGSEGV(Segment fault)意味着指针所对应的地址是无效地址,没有物理内存对
应该地址。

A: scz 2002-11-20

参"2.4 如何编程获取栈底地址"中如何捕获SIGBUS与SIGSEGV信号,并利用sigsetjmp、
siglongjmp重获控制权。

测试表明,在x86/Linux、x86/Solaris、SPARC/Solaris平台上,越过栈底的地址访
问导致SIGSEGV信号。在x86/FreeBSD、x86/NetBSD、x86/OpenBSD平台上,越过栈底
的地址访问导致SIGBUS信号,而不是SIGSEGV信号。

下面举例解释一下,什么叫未对齐的数据访问。

--------------------------------------------------------------------------
/*
* Test: SPARC/Solaris 8 64-bit kernel mode
* gcc -Wall -pipe -g -o bus bus.c
*/
#include
#include

int main ( int argc, char * argv[] )
{
unsigned int i = 0x12345678;
unsigned short int *q = NULL;
unsigned char *p = ( unsigned char * )&i;

*p = 0x00;
q = ( unsigned short int * )( p + 1 );
*q = 0x0000;
return( EXIT_SUCCESS );
} /* end of main */
--------------------------------------------------------------------------

$ ./bus
总线错误 (core dumped)
$ gdb ./bus core
GNU gdb 5.0
#0 0x1084c in main (argc=1, argv=0xffbefc54) at bus.c:16
16 *q = 0x0000;
(gdb) disas main
Dump of assembler code for function main:
0x10810 : save %sp, -128, %sp
0x10814 : st %i0, [ %fp + 0x44 ]
0x10818 : st %i1, [ %fp + 0x48 ]
0x1081c : sethi %hi(0x12345400), %o1
0x10820 : or %o1, 0x278, %o0 ! 0x12345678
0x10824 : st %o0, [ %fp + -20 ]
0x10828 : clr [ %fp + -24 ]
0x1082c : add %fp, -20, %o0
0x10830 : st %o0, [ %fp + -28 ]
0x10834 : ld [ %fp + -28 ], %o0
0x10838 : clrb [ %o0 ]
0x1083c : ld [ %fp + -28 ], %o0
0x10840 : add %o0, 1, %o1
0x10844 : st %o1, [ %fp + -24 ]
0x10848 : ld [ %fp + -24 ], %o0
0x1084c : clrh [ %o0 ]
0x10850 : clr %i0
0x10854 : b 0x1085c
0x10858 : nop
0x1085c : ret
0x10860 : restore
End of assembler dump.
(gdb) i r pc
pc 0x1084c 67660
(gdb) i r o0
o0 0xffbefbdd -4260899
(gdb) x/3bx 0xffbefbdd
0xffbefbdd: 0x34 0x56 0x78
(gdb)

从C语言来说,执行"*q = 0x0000;"时导致SIGBUS了。从汇编指令来说,执行"clrh [%o0]"
时导致SIGBUS了,寄存器%o0值为0xffbefbdd,这个地址未对齐在双字节边界上。

注意,gcc编译时并未指定-O进行优化,但仍然使用clrh,而不是两次clrb。类似
的汇编指令有ldw、lduh等等。有人可能碰上读操作也导致SIGBUS,觉得不可理解,
其实读写导致SIGBUS没有本质区别,比如ldw只能读4字节边界上的地址。

bus.c是显式的未对齐。程序员实际最容易面对的是隐式未对齐,主要来自指针的强
制类型转换。下面举例说明这种情形。

--------------------------------------------------------------------------
/*
* Test: SPARC/Solaris 8 64-bit kernel mode
* gcc -Wall -pipe -g -o other_bus other_bus.c
*/
#include
#include

int main ( int argc, char * argv[] )
{
unsigned int i = 0x12345678;
unsigned short int j = 0x0000;

j = *( ( unsigned short int * )( ( ( unsigned char * )&i ) + 1 ) );
return( EXIT_SUCCESS );
} /* end of main */
--------------------------------------------------------------------------

$ ./other_bus
总线错误 (core dumped)
$ gdb ./other_bus core
GNU gdb 5.0
#0 main (argc=1, argv=0xffbefc44) at other_bus.c:13
13 j = *( ( unsigned short int * )( ( ( unsigned char * )&i ) + 1 ) );
(gdb) disas main
Dump of assembler code for function main:
0x10810 : save %sp, -120, %sp
0x10814 : st %i0, [ %fp + 0x44 ]
0x10818 : st %i1, [ %fp + 0x48 ]
0x1081c : sethi %hi(0x12345400), %o1
0x10820 : or %o1, 0x278, %o0 ! 0x12345678
0x10824 : st %o0, [ %fp + -20 ]
0x10828 : clrh [ %fp + -22 ]
0x1082c : lduh [ %fp + -19 ], %o0
0x10830 : sth %o0, [ %fp + -22 ]
0x10834 : clr %i0
0x10838 : b 0x10840
0x1083c : nop
0x10840 : ret
0x10844 : restore
End of assembler dump.
(gdb) i r pc
pc 0x1082c 67628
(gdb)

因此在SPARC架构上编程,一定要留神强制类型转换,务必清楚自己正在干什么,有
没有隐患。

D: yuhuan@smth.org 2004-01-30 11:48

参Linux的mmap(2)手册页

--------------------------------------------------------------------------
使用映射可能涉及到如下信号

SIGSEGV

试图对只读映射区域进行写操作

SIGBUS

试图访问一块无文件内容对应的内存区域,比如超过文件尾的内存区域,或者以
前有文件内容对应,现在为另一进程截断过的内存区域。
--------------------------------------------------------------------------
<think>首先,用户的问题是关于一个特定的错误:"signal 7 SIGBUS code 2 BUS_ADRERR fault address 0xb400007b090c8000"。用户希望了解这个错误的原因和解决方法。 从系统级指令中,我需要: - 所有行内数学表达式使用$...$格式。 - 独立公式使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 参考提供的引用,但用户真正的需求是解决这个SIGBUS错误。 提供的引用内容: - [^1]: 描述了SIGBUS信号,fault addr 0x616e6151。 - [^2]: 解释了SIGBUS:尝试访问缓冲区中不匹配文件的部分(例如,超出文件结尾,或文件被截断)。 - [^3]: 描述了Flutter异常,具体是Pointer<Pointer<SignedChar>>的使用错误,并给出了正确代码。 - [^4]: 建议在AndroidManifest.xml中添加<meta-data>来禁用Impeller。 用户的问题是关于SIGBUS code 2 BUS_ADRERR,fault address 0xb400007b090c8000。这引用中的类似,但代码不同:引用中是code 1 (BUS_ADRALN),用户是code 2 (BUS_ADRERR)。 SIGBUS信号的含义: - SIGBUS (signal 7) 表示总线错误。 - 代码(code)解释: - BUS_ADRALN (code 1):地址未对齐错误(misaligned address access)。 - BUS_ADRERR (code 2):地址错误,通常是由于访问无效地址或物理地址错误。 用户的具体错误是:SIGBUS code 2 BUS_ADRERR,fault address 0xb400007b090c8000。这表示尝试访问一个无效的物理地址。 可能的原因: 1. **内存访问错误**:程序试图访问一个无效的内存地址,可能由于指针错误、野指针或内存损坏。 2. **硬件问题**:如RAM故障或不兼容,但更常见于软件错误。 3. **特定于平台的问题**:在移动设备上(如Android),可能涉及内存映射或文件映射错误。 4. **在Flutter或Dart上下文**:如引用[3]和[4]所示,可能指针操作或图形引擎相关。 基于引用: - 引用[2]解释了SIGBUS的一般原因:访问超出文件结尾或不匹配的部分。 - 引用[3]展示了在Flutter中使用指针时的错误,并提供了解决方案。 - 引用[4]建议禁用Impeller引擎来解决Flutter中的SIGBUS错误。 用户没有明确指定上下文,但从错误地址0xb400007b090c8000看,它像一个64位地址,可能是在Android或Linux系统上。地址0xb400007b090c8000可能是一个用户空间地址。 解决步骤: 1. **理解错误**:SIGBUS BUS_ADRERR通常表示无效的物理地址访问。可能由于: - 访问未映射的内存区域。 - 内存映射文件被截断。 - 硬件问题(较少见)。 2. **调试方法**: - 检查堆栈跟踪(stack trace)以定位错误位置。 - 使用调试器(如gdb或lldb)分析崩溃点。 - 在Android上,查看logcat日志获取更多细节。 3. **常见修复**: - 确保所有内存访问都是有效的。 - 检查指针操作,避免野指针或越界访问。 - 在Flutter应用中,参考引用[3]的代码,确保正确使用FFI(Foreign Function Interface)。 - 如果图形相关,尝试禁用Impeller引擎(引用[4])。 用户的问题中没有指定是否是Flutter应用,但从引用来看,用户可能是在Flutter环境中遇到此问题。因此,我应该包括Flutter-specific的建议。 结构化回答: 1. **解释错误**:描述SIGBUS和BUS_ADRERR的含义。 2. **可能原因**:列出常见原因。 3. **调试步骤**:提供如何诊断问题的建议。 4. **解决方案**:给出一般修复和特定于Flutter的建议。 5. **生成相关问题**:在末尾添加相关问题。 引用标识:在回答中引用段落时,末尾添加[^n]。例如,引用引用[2]时,添加[^2]。 生成相关问题: - 基于主题,如SIGBUS错误的常见原因、如何调试内存错误等。 最终回答大纲: - 引言:简要解释错误。 - 错误解释:详细说明SIGBUS和BUS_ADRERR。 - 可能原因。 - 调试方法。 - 修复建议。 - 相关问题。</think>### SIGBUS 错误 (signal 7, code 2 BUS_ADRERR) 的解释解决方法 您遇到的错误 `signal 7 SIGBUS code 2 BUS_ADRERR fault address 0xb400007b090c8000` 是一个总线错误(SIGBUS),表示程序尝试访问无效的物理内存地址。这种错误通常由内存访问问题引起,在移动设备(如 Android)或嵌入式系统中较常见。下面我将逐步解释错误原因、提供诊断方法,并给出修复建议。回答基于您提供的引用内容(如 SIGBUS 定义和 Flutter 相关案例)[^2][^3][^4],并结合通用调试原则。 --- ### 1. **错误解释** - **SIGBUS (signal 7)**:总线错误(Bus Error),表示 CPU 检测到非法内存访问。 SIGSEGV(段错误)不同,SIGBUS 通常涉及物理地址问题,而非虚拟内存权限问题。 - **Code 2 (BUS_ADRERR)**:具体错误代码,表示访问的物理地址无效或不存在。常见于: - 访问未映射的硬件地址(如外设寄存器)。 - 内存映射文件被截断或损坏。 - 指针指向无效位置(如野指针、对齐错误)。 - **Fault Address (0xb400007b090c8000)**:错误发生的具体地址。这是一个 64 位地址: - 高位 `0xb400007b` 可能表示用户空间地址。 - 低位 `0x090c8000` 可能指向特定内存区域。 - 该地址无效,表明程序尝试读写一个不存在的物理位置[^2]。 引用[^2] 指出:SIGBUS 常因访问缓冲区中不匹配文件的部分(例如,超出文件结尾或文件被其他进程截断)引发[^2]。 --- ### 2. **可能原因** 根据错误代码和引用内容,主要原因包括: - **内存访问错误**: - 野指针或悬空指针:指针指向已释放或未初始化的内存区域。 - 地址未对齐:某些硬件要求内存访问对齐(如 ARM 架构要求 4 字节对齐),但 `BUS_ADRERR` 更强调物理地址无效性。 - 缓冲区溢出:数组越界访问导致地址计算错误。 - **文件或内存映射问题**: - 程序内存映射文件时,文件被外部修改或截断(例如,另一个进程删除文件)。 - 访问超出文件末尾的映射区域。 - **硬件或驱动问题**: - 内存硬件故障(较少见,但需排除)。 - 设备驱动错误,如错误的内存映射 I/O。 - **特定上下文问题(如 Flutter)**: - 在 Flutter 应用中,错误使用 FFI(Foreign Function Interface)操作指针,例如错误创建 `Pointer<Pointer<SignedChar>>` 类型[^3]。 - 图形引擎问题:如 Flutter Impeller 引擎的兼容性问题(尤其在华为等设备上)[^4]。 --- ### 3. **诊断步骤** 逐步调试以定位问题根源: 1. **检查日志**: - 在 Android 上使用 `logcat` 获取完整堆栈跟踪: ```bash adb logcat -s *:E ``` - 查找崩溃点附近的函数调用(如 `backtrace`),错误地址 `0xb400007b090c8000` 可能对应特定代码行。 2. **分析堆栈跟踪**: - 确定错误发生在原生代码(C/C++)还是 Dart 层。Flutter 错误通常涉及 Dart FFI 或引擎[^3]。 - 示例:如果堆栈显示 `libc.so` 或 `libflutter.so`,表明是原生层问题。 3. **检查指针操作**: - 如果使用 Dart FFI,验证指针创建和访问逻辑。引用[^3] 强调:错误初始化 `Pointer<Pointer<SignedChar>>` 会导致 SIGBUS[^3]。 - 使用工具如 `AddressSanitizer`(ASan)检测内存错误。 4. **验证文件操作**: - 检查程序是否内存映射文件(如 `mmap`),并确保文件未被意外修改。 5. **硬件测试**: - 运行内存测试工具(如 Android 的 `memtester`)排除 RAM 故障。 --- ### 4. **修复建议** #### 通用修复 - **修复指针错误**: - 检查所有指针访问,确保地址有效。例如,在 C/C++ 中: ```c // 错误示例:野指针访问 int *ptr = (int*)0xb400007b090c8000; // 无效地址 *ptr = 42; // 触发 SIGBUS ``` 改为动态分配内存: ```c int *ptr = malloc(sizeof(int)); if (ptr != NULL) *ptr = 42; // 检查 NULL ``` - 确保内存对齐:使用 `aligned_alloc` 或编译器属性(如 `__attribute__((aligned(8)))`)。 - **处理文件映射**: - 使用 `ftruncate` 确保文件大小足够。 - 添加锁机制防止并发修改。 - **更新依赖**:升级系统库、驱动或 Flutter 引擎,修复已知内存问题。 #### Flutter 特定修复 - **正确使用 FFI**: - 引用[^3] 提供了正确创建 `Pointer<Pointer<SignedChar>>` 的示例。确保多维数组转换逻辑正确: ```dart // 正确示例:基于引用[^3] extension ListInt2Ext on List<List<int>> { Pointer<Pointer<SignedChar>> toPtrToSignedCharPtr() { int subLen = this[0].length; Pointer<Pointer<SignedChar>> ptrToPtr = malloc<Pointer<SignedChar>>(length); for (int i = 0; i < length; i++) { Pointer<SignedChar> rowPtr = malloc<SignedChar>(subLen); for (int j = 0; j < subLen; j++) { rowPtr[j] = this[i][j]; } ptrToPtr[i] = rowPtr; // 正确赋值 } return ptrToPtr; } } ``` 错误如直接计算地址(`Pointer.fromAddress`)会导致 `BUS_ADRERR`[^3]。 - **禁用 Impeller 引擎**: - 在 Flutter 3.x+ 中,Impeller 可能引发兼容性问题。引用[^4] 建议在 `AndroidManifest.xml` 中添加: ```xml <application> <meta-data android:name="io.flutter.embedding.android.EnableImpeller" android:value="false" /> </application> ``` 这可以临时绕过图形引擎错误[^4]。 - **其他 Flutter 措施**: - 升级 Flutter:`flutter upgrade` 修复已知 bug。 - 检查插件:更新或移除有问题的第三方插件(如涉及原生代码的插件)。 #### 其他建议 - **最小化复现代码**:创建一个能触发错误的最小示例,便于隔离问题。 - **测试环境**:在不同设备上测试,排除硬件问题。 - **错误处理**:添加信号处理器捕获 SIGBUS: ```c #include <signal.h> void sigbus_handler(int sig) { // 记录错误并安全退出 } signal(SIGBUS, sigbus_handler); ``` --- ### 相关问题 1. 如何诊断 Android 上的 SIGBUS 错误? 2. Flutter FFI 中如何安全地操作指针? 3. SIGBUSSIGSEGV 有什么区别? 4. 如何防止内存映射文件导致的 SIGBUS 错误? 5. 在华为设备上 Flutter 崩溃的常见解决方法有哪些? 通过以上步骤,您应能定位并修复该错误。如果问题持续,请提供更多上下文(如堆栈跟踪或代码片段)以便进一步分析。
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