C++(Qt)软件调试---linux下生成/调试Core文件（3）

#软件调试

C++(Qt)软件调试—linux下生成/调试Core文件（3）

更多精彩内容
个人内容分类汇总
C++软件调试、异常定位

Windows下封装的崩溃报告模块

前言

• 什么是Core文件，有什么用

  Core文件是在程序崩溃或异常终止时由操作系统生成的一个二进制文件，它包含了进程在崩溃前的内存映像。Core文件的作用是帮助程序员分析程序崩溃的原因，进行程序调试。

  当程序崩溃时，Core文件中存储了进程的堆栈、寄存器、内存等信息。程序员可以使用调试工具如GDB来分析Core文件，以确定程序崩溃的原因。通过分析Core文件，程序员可以了解程序在崩溃前发生的情况，包括变量的值，函数调用的堆栈信息等，从而找到程序中的错误。

  Core文件还可用于恢复程序状态。如果程序在处理大量数据时崩溃，程序员可以使用Core文件来恢复程序状态，从崩溃点开始进行调试，以便更快地找到问题并修复它。

  总之，Core文件是程序调试和故障排除中的重要工具，可以帮助程序员快速定位并解决程序中的错误。

1、C++生成Core和使用GDB调试

1、环境

• 测试系统：

  • ubuntu-16.04.6-desktop-i386.iso
  • ubuntu-22.04.2-desktop-amd64.iso

• 为了排除其它影响，每个测试的系统环境都是在虚拟机中新配置的纯净环境，没有安装任何其它软件和进行任何配置。

2、C++生成Core文件

1. 创建一个文件夹Code

   mkdir Code
   

2. 进入Code文件夹，创建一个main.cpp文件

   cd Code
   touch main.cpp
   

3. 打开main.cpp，写入下列代码

   touch main.cpp 
   

   #include 
   
   int main()
   {
       char* str = NULL;
       *str = 'a';
       return 0;
   }
   

4. 在ubuntu环境下，默认不生成core文件，需要生成core文件时，需要使用ulimit进行设定；

   注意： 此命令设置的core文件大小只在当前终端，当前用户有效，重新打开一个终端窗口或者切换用户就会失效；

   

   ulimit-c”命令设置或获取core文件大小限制，该限制指定进程崩溃时可以创建的核心转储文件的最大大小。

   核心转储文件包含崩溃时进程内存的映像，这对于调试崩溃原因非常有用。

   “-c”选项以块或字节为单位指定核心文件大小限制，具体取决于系统配置。

   # 列出当前终端所有资源限制
   ulimit -a 
   
   # core文件大小
   ulimit -c
   
   # 设置生成core文件的大小：1024k
   ulimit -c 1024
   
   # 设置生成core文件的大小：不受限制(推荐使用这个，因为如果是Qt之类的程序生成的Core文件会很大，如果指定的大小不够则可能生成的Core文件无法使用)
   ulimit -c unlimited
   

   

5. 如果您想让 ‘ulimit -c unlimited’ 命令永久生效，您需要在系统启动时将其添加到 shell 配置文件中。具体的配置文件路径可能会因操作系统而异，一些常见的配置文件路径如下：

   - /etc/profile （适用于所有用户）
   - ~/.bashrc （适用于当前用户）
   - /etc/bashrc （适用于所有用户）

您可以使用文本编辑器打开适当的文件，并将 ‘ulimit -c unlimited’ 命令添加到文件的末尾。

保存文件后，使用source .bashrc命令立即生效或者下次启动系统时，该命令将自动执行并永久生效。

但是永久生效就意味着系统中只要由程序异常结束就会生成Core文件，这会导致系统中垃圾文件越来越多，所以除非必要，还是使用临时设置。

如果设置了永久生效，建议将指定生成Core路径时使用绝对路径，将所有生成的Core文件放到同一个文件夹下，方便管理。

6. 编译main.cpp文件，用-g选项生成的调试信息来显示崩溃或错误时的源代码、变量和堆栈跟踪；

   g++ main -g
   

7. 使用./a.out命令执行编译后的可执行程序，会出现段错误segmentation fault (core dumped)，并在当前路径生成core文件；

   

3、使用gdb工具调试core可定位段错误位置；

命令为 gdb 可执行程序 Core文件；

如下图所示可看出段错误为main.cpp文件中main()函数中，位于文件第6行；

4、修改生成的Core文件路径和名称

core_pattern文件是一个系统文件，用来指定生成Core文件的路径和文件名格式。可以通过修改core_pattern文件来更改Core文件的生成路径和文件名格式。

【临时设置（立即生效）】在Linux系统中，core_pattern文件通常位于/proc/sys/kernel/core_pattern路径下。可以使用命令行编辑器如vi或nano来编辑该文件。

需要注意的是，core_pattern文件是一个虚拟文件，它是在内存中创建的，并不是一个真正的文件。因此，修改core_pattern文件的设置选项只在当前系统运行时有效，重启系统后设置会被恢复为默认值。

【永久设置（需要重启）】如果要永久更改设置选项，可以在系统启动时执行相应的命令，或者修改 /etc/sysctl.conf 文件中的相应设置选项。

可以到/etc/sysctl.conf中，在文件末尾添加上core文件的存储路径（然后重启系统）：

kernel.core_pattern=core_%e_%p_%t

1. 默认生成的Core文件名就是Core，所以后面生成的会覆盖之前生成的文件，如果想要不覆盖可用自己修改生成的文件名；

2. 进入root用户模式；

   sudo su
   

3. 查看/proc/sys/kernel/core_pattern文件原始配置；

   cat /proc/sys/kernel/core_pattern
   或者
   sysctl kernel.core_pattern
   

4. 修改/proc/sys/kernel/core_pattern文件中Core生成路径、文件名配置；

   # 表示在可执行程序当前路径生成Core文件，文件名格式为core_%e_%p_%t
   echo "core_%e_%p_%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
   或者
   sudo sysctl -w kernel.core_pattern="core_%e_%p_%t"
   
   # 表示在可执行程序当前路径下的Cores文件夹中（需要自己手动创建Cores文件夹）生成Core文件，文件名格式为core_%e_%p_%t
   echo "./Cores/core_%e_%p_%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
   
   # 表示在绝对路径/home/mhf/Cores/中（需要自己手动创建Cores文件夹）生成Core文件，文件名格式为core_%e_%p_%t
   echo "/home/mhf/Cores/core_%e_%p_%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
   

   如果不包含路径，则core_pattern文件中的内容为【在执行文件当前路径】创建相应的core文件；

   如果包含路径，则需要保证路径存在，否则不会生成Core文件；

   注意：如果生成的路径的权限比较高，也不会生成Core文件，例如：

   # 表示在绝对路径/Cores/中（需要自己手动创建Cores文件夹）生成Core文件，文件名格式为core_%e_%p_%t
   # /Cores路径需要root权限，如果使用普通用户权限执行a.out则不会生成Core文件，需要使用sudo ./a.out执行才可以生成
   echo "/Cores/core_%e_%p_%t" > /proc/sys/kernel/core_pattern
   

   其中可选参数列表为：

   %p：将进程ID（PID）插入文件名
   %u：将进程的真实用户ID（RUID）插入文件名
   %g：将进程的真实组ID（RGID）插入文件名
   %s：将生成Core文件时，进程的信号编号插入文件名
   %t：将内核转储发生的UNIX时间戳（秒级）插入文件名
   %h：将主机名插入文件名
   %e：将核心转储可执行文件名插入文件名

5、实现过程及结果

• 显示(core dumped)表示成功生成Core文件。
• ubuntu16.04使用过程及结果如下

• ubuntu22.04使用过程及结果如下

2、Qt程序生成Core和使用GDB调试

1、环境

• 系统：ubuntu22.04
• Qt版本：V5.14.2

2、Qt生成Core文件

1. 打开一个终端，如下图所示，将生成的Core文件大小设置位为不限制，设置core生成文件名称，防止覆盖；

2. 由于这两项设置是临时的，重新打开一个终端窗口或者通过点击图标方式运行Qt都无效，只能在当前终端窗口通过命令行运行Qt编译的可执行程序在异常时才可以生成Core文件；

3. 如果是通过点击图标运行的Qt编译生成的可执行程序，需要在当前终端窗口通过命令行运行可执行程序才可以生成core文件；

   

4. Qt程序启动后新建一个工程；

5. 在pro文件添加DESTDIR = $$PWD/bin，将编译后的可执行程序放到bin文件夹下；

6. 在代码中编写一个空指针异常代码、一个除0异常代码；

7. 使用debug编译运行后，分别点击空指针异常代码和除0异常代码的按键；

   

8. 在点击异常代码的按键后，程序会异常退出，在可执行程序所在的bin文件夹下可看到生成了两个Core文件；

   

9. 从下图中可看出生成的两个core文件非常大，所以：

   1. 最好使用ulimit -c unlimited指定无限大小的Core，否则生成的Core大小不足，则无法使用；
   2. 没必要时必要将ulimit -c unlimited设置为永久有效，否则系统可能中会生成非常多的core文件，导致内存不足。

   

3、调试Qt程序生成的Core文件

1. 在上一节中使用C++生成的Core文件我们通过GDB命令行去调试，定位异常位置；

2. 这里同样使用GDB命令行进行调试；

   1. 可用看出异常位置在../untitled/widget.cpp文件中的第29行，位于Widget::on_pushButton_2_clicked()函数中；
   2. 异常原因是：Arithmetic exception.；

   

3. 同样使用GDB命令行调试空指针生成的core文件

   1. 只能看出异常原因是Segmentation fault.（段错误），无法直接看出是异常发生位置是在哪个文件，哪一行，哪个函数；
   2. 先不用急， 后面我会将如何使用QtCreator调试生成的Core文件，会更加简单方便，并且也可以直接显示出异常位置是在哪个文件，哪一行，哪个函数；

   

   3. 这里看不到异常位置可能是不在这个堆栈内，可以使用bt命令打印函数调用信息(堆栈)；

      1. 可以看到定位异常在widget.cpp文件中的21行的Widget::on_pushButton_clicked()函数内；

      

4、Qt在Release模式下调试Core文件

1. 在debug和Release编译的程序发生异常退出时都会生成Core文件，但是release模式默认下生成的可执行程序经过编译器优化，不方便调试和定位异常位置；

2. 使用Release默认生成的可执行程序进行调试结果如下，通过GDB的bt命令打印堆栈信息可以看出异常位置在Widget::on_pushButton_clicked() 函数中，没有具体到哪个文件，哪一行；

   

3. Release模式下，可用通过在pro文件添加下列三行代码关闭打印输出的信息，经过测试，如果添加了DEFINES += QT_NO_DEBUG_OUTPUT则无法定位异常位置（Debug模式不影响）；

   DEFINES += QT_NO_DEBUG_OUTPUT    # 关闭调试信息输出 qDebug()    ---  无法定位异常位置
   DEFINES += QT_NO_INFO_OUTPUT     # 关闭普通信息输出 qInfo()     ---  不影响
   DEFINES += QT_NO_WARNING_OUTPUT  # 关闭警告信息输出 qWarning()  ---  不印象
   

   

4. Release模式下，在pro文件添加下列三行代码，生成调试信息，可定位到异常位置在哪个文件，哪个函数，哪一行；

   # QMAKE_CC += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到C编译器命令行选项中。-g选项指示编译器生成调试信息以及目标代码。
   # 调试信息包含有关源代码的详细信息，例如文件名、行号和变量名。在调试程序时，这些信息对开发人员非常有用，因为它们可以跟踪程序的执行并识别错误的位置。
   # 请注意，添加-g标志会增加目标文件和可执行文件的大小，因此不希望在程序的最终发布版本中包含调试信息。
   QMAKE_CC += -g
   # QMAKE_CXX += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到C++编译器命令行选项中。-g选项指示编译器生成调试信息以及目标代码。
   QMAKE_CXX += -g
   # QMAKE_LINK += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到链接器命令行选项中。-g选项指示链接器将调试信息包含在可执行文件中。
   QMAKE_LINK += -g
   

   

5. Release模式下同时添加-g和DEFINES += QT_NO_DEBUG_OUTPUT可定位到异常位置在哪个文件，哪个函数，哪一行；

6. 只需要在pro文件中加上下列三行代码，就可以在生成的可执行程序中包含调试信息；

   • 其实感觉这个功能比较鸡肋，Debug编译的程序就已经带有了调试信息，所以如果调试问题最好使用Debug模式编译，而Release是编译发布程序的模式，经过优化后去除调试信息，以获得更高的性能和较小的程序文件；
   • 而加上这三行代码后在可执行程序中包含调试信息，哪就和Debug没什么区别了，性能比较低了；
   • 当然，有些问题会在Release模式下出现，在Debug模式下不会出现，这种情况就可以使用这三行代码。

   # QMAKE_CC += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到C编译器命令行选项中。-g选项指示编译器生成调试信息以及目标代码。
   # 调试信息包含有关源代码的详细信息，例如文件名、行号和变量名。在调试程序时，这些信息对开发人员非常有用，因为它们可以跟踪程序的执行并识别错误的位置。
   # 请注意，添加-g标志会增加目标文件和可执行文件的大小，因此不希望在程序的最终发布版本中包含调试信息。
   QMAKE_CC += -g
   # QMAKE_CXX += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到C++编译器命令行选项中。-g选项指示编译器生成调试信息以及目标代码。
   QMAKE_CXX += -g
   # QMAKE_LINK += -g是一个QMake变量，它将-g选项添加到链接器命令行选项中。-g选项指示链接器将调试信息包含在可执行文件中。
   QMAKE_LINK += -g
   

7. 从下图可以看出所有模式生成的Core文件大小都一样，但是Debug模式编译生成的可执行程序是Release模式编译的可执行程序的大小的31倍左右，而Release模式加-g后编译生成的可执行程序大小和Debug模式生成的大小差不多。