Bus error 续一

Linux程序调试--Bus Error

Bus Error究竟是指什么

一  Bus Error，即总线错误。

   引发原因：

   CPU出于性能方面的考虑，要求对数据进行访问时都必须是地址对齐的。如果发现进行的不是地址对齐的访问，就会发送SIGBUS信号给进程，使进程产生 core dump。RISC包括SPARC（一种微处理器架构）都是这种类型的芯片。x86系列CPU都支持不对齐访问，也提供了开关禁用这个机制。x86架构不要求对齐访问的时候，必定会有性能代价。例如，对int的访问应该是4字节对齐的，即地址应该是4的倍数，对short则是2字节对齐的，地址应该是2的倍数。

   Bus Error也有可能是因为机器物理问题或者访问无效物理地址，但这种情况非常少见。

   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。

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。

 

二  例子程序：

1 int main(){
  6 #if defined(__GNUC__)
  7 # if defined(__i386__)
  8    
  9     __asm__("pushf\n orl $0x40000,(%esp) \n popf");
 10 # elif defined(__x86_64__)
 11     
 12     __asm__("pushf\norl $0x40000,(%rsp)\npopf");
 13 # endif
 14 #endif
 24    short array[16];
 25
 26    int * p = (int *) &array[1];
 27    *p = 1;
 28
 29    return 1;
 30 }

 short类型大小为2个字节，其地址必是2的倍数。而对于int指针来说，能够使用以访问数据的地址应该是4的倍数，转化arrary[1]的地址为int *并访问，系统会发出SIGBUS信号，导致程序崩溃。

   wiki上的例子：

    http://en.wikipedia.org/wiki/Bus_error#Bus_error_example

#include <stdlib.h> 
 
 int main( int argc, char ** argv) { 
 int * iptr; 
 char * cptr; 
 
 #if defined(__GNUC__) 
 # if defined(__i386__) 
 
__asm__( "pushf/n orl $0x40000,(%esp)/n popf" ) ; 
 # elif defined(__x86_64__)  
 
__asm__( "pushf/n orl $0x40000,(%rsp)/n popf" ) ; 
 # endif 
 #endif 
 
 
cptr = malloc( sizeof ( int ) + 1) ; 
 
 
iptr = ( int * ) ++ cptr; 
 
 
 * iptr = 42 ; 
 
 return 0 ; 
 } 
 

$ gcc -ansi sigbus.c -o sigbus
$ ./sigbus 
Bus error
$ gdb ./sigbus
(gdb) r
Program received signal SIGBUS , Bus error.
0x080483ba in main ()
(gdb) x/i $pc
0x80483ba <main+54>: mov DWORD PTR [eax],0x2a
(gdb) p/x $eax
$1 = 0x804a009
(gdb) p/t $eax & (sizeof(int) - 1)
$2 = 1
 

 

三，编译器和硬件平台相关性

 

    上述已经描述，对于x86平台，默认允许非对齐访问，只不过会有性能代价。开启检测可以使用上述代码中的宏。

 

    这段程序如果用Sun Studio编译器的话，运行就没有问题。这是因为Sun Studio默认对32位编译使用的参数是-xmemalign=8i，其中i选项设置明确指明不产生SIGBUS信号。
    不过如果编译成64位程序，Sun Studio使用的-xmemalign=8s，其中s选项设置意味对这种非对齐访问产生SIGBUS信号，则仍旧会遇到这个错误。

 

    如果坚持在SPARC上使用GCC去编译这种代码，可以如下进行：

    GCC有一个Type Attributes特性，例如在需人工对齐的变量后加上：__attribute__ ((aligned (4))); 其意义就是指定偏移量为4的倍数。比如：

 short array[10] __attribute__ ((aligned (4)))；

    不过这个属性只对Linker连接器可见的变量有效，也就是说对local variable无效。而且这种特性作用粒度比较大，比如这里只对第一个元素有作用，并不为数组的每个成员设置偏移量。如果一定要针对local variable或者数组的每个成员进行偏移量设置，可以使用union类型:

 union {
short s;
int i;
}