理解SIGBUS与SIGSEGV

stream2005

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。
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/*
* 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
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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。
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本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/31431/showart_251282.html