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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