总线错误与分段错误答案

【问题标题】：Bus error vs Segmentation fault总线错误与分段错误
【发布时间】：2010-10-24 17:22:42
【问题描述】：

总线错误和分段错误之间的区别？是否会发生程序第一次出现段错误并停止，第二次出现总线错误并退出的情况？

【问题讨论】：

What is a bus error?的可能重复

标签： c segmentation-fault bus-error sigbus

【解决方案1】：

我假设您说的是 Posix 定义的 SIGSEGV 和 SIGBUS 信号。

SIGSEGV 在程序引用无效地址时发生。 SIGBUS 是实现定义的硬件故障。这两个信号的默认动作是终止程序。

程序可以捕捉到这些信号，甚至可以忽略它们。

【讨论】：

【解决方案2】：

例如，当您的程序尝试执行硬件总线不支持的操作时，可能会导致总线错误。例如，在SPARCs 上，尝试从奇数地址读取多字节值（例如 int，32 位）会产生总线错误。

例如，当您执行违反分段规则的访问时会发生分段错误，即尝试读取或写入您不拥有的内存。

【讨论】：

当您说“读取或写入您不拥有的内存”时是什么意思？当您执行 malloc 时，您分配了 5 个字节的内存。如果你读/写你不拥有的内存，它不会在 C 中给你一个 Seg 错误。
相反，覆盖同一地址空间中某个其他对象拥有的内存会导致分段错误？？
操作系统级别的“您拥有的”通常比运行时向您展示的（例如通过 malloc）要多得多。因此，您拥有的内存空间很大，但仍然不应该访问，并且您可以读取但不能写入的大量地址空间（大多数映射库）以及写入保护内存区域的特定功能（mprotect） .
@Geek：操作系统无法知道“谁”在同一地址空间内进行写入。因此，它不能保护您不覆盖同一程序中的内存。这就是大多数安全漏洞起作用的原因。
与 Pax 和 Bastien 相比，我显然很烂。 :) 但是，@Thunderboltz，正如其他评论者（和 P&B）所解释的那样，当您尝试访问不属于您的内存时会发生段错误。

【解决方案3】：

在我使用过的大多数架构上，区别在于：

当您访问不该访问的内存时（例如，在您的地址空间之外）会导致 SEGV。
SIGBUS 是由 CPU 的对齐问题引起的（例如，尝试从不是 4 的倍数的地址中读取长整数）。

【讨论】：

内存映射文件也可以生成SIGBUS。
如果您从非 4 字节对齐的地址读取浮点数，则可能会在 arm SIGBUS 上发生
嘘，我很确定我的第二个要点涵盖了这一点。

【解决方案4】：

这将是 What is a bus error? 的重复，如果不是为了

程序是否会出现第一次出现段错误并停止，第二次出现总线错误并退出的情况？

问题的一部分。您应该能够使用此处找到的信息自己回答这个问题。

精神错乱：一遍又一遍地做同样的事情，却期待不同的结果。
——阿尔伯特·爱因斯坦

当然，从字面上理解这个问题......

#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
int main() {
    srand(time(NULL));
    if (rand() % 2)
        kill(getpid(), SIGBUS);
    else
        kill(getpid(), SIGSEGV);
    return 0;
}

Tada，一个程序可以在一次运行时因分段错误而退出，而在另一次运行时因总线错误而退出。

【讨论】：

【解决方案5】：

将您的问题（可能是错误的）解释为“我间歇性地获得 SIGSEGV 或 SIGBUS，为什么不一致？”，值得注意的是，C 或 C++ 标准不保证用指针做不可靠的事情导致段错误；这只是“未定义的行为”，作为我曾经说过的教授，这意味着它可能会导致鳄鱼从地板上冒出来吃掉你。

所以您的情况可能是您有两个错误，其中第一个发生有时会导致 SIGSEGV，而第二个（如果没有发生段错误并且程序仍在运行）会导致SIGBUS。

我建议您使用调试器逐步完成，并注意鳄鱼。

【讨论】：

【解决方案6】：

SIGBUS 如果您mmap() 一个文件并尝试访问超出文件末尾的映射缓冲区的一部分，以及出现空间不足等错误情况，也会引发SIGBUS。如果您使用sigaction() 注册信号处理程序并设置SA_SIGINFO，则可以让您的程序检查错误的内存地址并仅处理内存映射文件错误。

【讨论】：

【解决方案7】：

程序是否会出现第一次出现段错误并停止，第二次出现总线错误并退出的情况？

是的，即使对于一个相同的错误：这是一个来自 macOS 的严重但简单的示例，它可以通过数组边界之外的索引产生分段错误 (SIGSEGV) 和总线错误 (SIGBUS)，在确定性的方式。上面提到的未对齐访问不是 macOS 的问题。（这个例子不会导致任何 SIGBUS，如果它在调试器中运行，在我的例子中是lldb！）

bus_segv.c:

#include <stdlib.h>

char array[10];

int main(int argc, char *argv[]) {
    return array[atol(argv[1])];
}

该示例从命令行获取一个整数，用作数组的索引。这些是一些不会导致任何信号的索引值（甚至在数组之外）。（给出的所有值都取决于标准段/节大小。我使用 clang-902.0.39.1 在 High Sierra macOS 10.13.5、i5-4288U CPU @ 2.60GHz 上生成二进制文件。）

高于 77791 和低于 -4128 的索引将导致分段错误 (SIGSEGV)。 24544 将导致总线错误 (SIGBUS)。这是完整的地图：

$ ./bus_segv -4129
Segmentation fault: 11
$ ./bus_segv -4128
...
$ ./bus_segv 24543
$ ./bus_segv 24544
Bus error: 10
...
$ ./bus_segv 28639
Bus error: 10
$ ./bus_segv 28640
...
$ ./bus_segv 45023
$ ./bus_segv 45024
Bus error: 10
...
$ ./bus_segv 53215
Bus error: 10
$ ./bus_segv 53216
...
$ ./bus_segv 69599
$ ./bus_segv 69600
Bus error: 10
...
$ ./bus_segv 73695
Bus error: 10
$ ./bus_segv 73696
...
$ ./bus_segv 77791
$ ./bus_segv 77792
Segmentation fault: 11

如果您查看反汇编代码，您会发现存在总线错误的范围的边界并不像索引显示的那样奇怪：

$ otool -tv bus_segv

bus_segv:
(__TEXT,__text) section
_main:
0000000100000f60    pushq   %rbp
0000000100000f61    movq    %rsp, %rbp
0000000100000f64    subq    $0x10, %rsp
0000000100000f68    movl    $0x0, -0x4(%rbp)
0000000100000f6f    movl    %edi, -0x8(%rbp)
0000000100000f72    movq    %rsi, -0x10(%rbp)
0000000100000f76    movq    -0x10(%rbp), %rsi
0000000100000f7a    movq    0x8(%rsi), %rdi
0000000100000f7e    callq   0x100000f94 ## symbol stub for: _atol
0000000100000f83    leaq    0x96(%rip), %rsi
0000000100000f8a    movsbl  (%rsi,%rax), %eax
0000000100000f8e    addq    $0x10, %rsp
0000000100000f92    popq    %rbp    
0000000100000f93    retq

通过leaq 0x96(%rip), %rsi，rsi 成为（PC 相对确定）数组的起始地址：

rsi = 0x100000f8a + 0x96 = 0x100001020
rsi - 4128 = 0x100000000 (below segmentation fault)
rsi + 24544 = 0x100007000 (here and above bus error)
rsi + 28640 = 0x100008000 (below bus error)
rsi + 45024 = 0x10000c000 (here and above bus error)
rsi + 53216 = 0x10000e000 (below bus error)
rsi + 69600 = 0x100012000 (here and above bus error)
rsi + 73696 = 0x100013000 (below bus error)
rsi + 77792 = 0x100014000 (here and above segmentation fault)

lldb 可能会设置具有不同页面限制的进程。我无法在调试会话中重现任何总线错误。因此，调试器可能是解决总线错误吐出二进制文件的一种解决方法。

安德烈亚斯

【讨论】：