僅通過崩潰地址找出原始碼的出錯行 (11千字)

作為程式設計師，我們平時最擔心見到的事情是什麼？是記憶體洩漏？是介面不好看？……錯啦！我相信我的看法是不會有人反對的――那就是，程式發生了崩潰！

“該程式執行了非法操作，即將關閉。請與你的軟體供應商聯絡。”，呵呵，這句 M$ 的“名言”，恐怕就是程式設計師最擔心見到的東西了。有的時候，自己的程式在自己的機器上執行得好好的，但是到了別人的機器上就崩潰了；有時自己在編寫和測試的過程中就莫名其妙地遇到了非法操作，但是卻無法確定到底是原始碼中的哪行引起的……是不是很痛苦呢？不要緊，本文可以幫助你走出這種困境，甚至你從此之後可以自豪地要求使用者把崩潰地址告訴你，然後你就可以精確地定位到原始碼中出錯的那行了。（很神奇吧？呵呵。）

首先我必須強調的是，本方法可以在目前市面上任意一款編譯器上面使用。但是我只熟悉 M$ 的 VC 和 MASM ，因此後面的部分只介紹如何在這兩個編譯器中實現，請讀者自行融會貫通，掌握在別的編譯器上使用的方法。

Well，廢話說完了，讓我們開始！：）

首先必須生成程式的 MAP 檔案。什麼是 MAP 檔案？簡單地講， MAP 檔案是程式的全域性符號、原始檔和程式碼行號資訊的唯一的文字表示方法，它可以在任何地方、任何時候使用，不需要有額外的程式進行支援。而且，這是唯一能找出程式崩潰的地方的救星。

好吧，既然 MAP 檔案如此神奇，那麼我們應該如何生成它呢？在 VC 中，我們可以按下 Alt+F7 ，開啟“Project Settings”選項頁，選擇 C/C++ 選項卡，並在最下面的 Project Options 裡面輸入：/Zd ，然後要選擇 Link 選項卡，在最下面的 Project Options 裡面輸入： /mapinfo:lines 和 /map:PROJECT_NAME.map 。最後按下 F7 來編譯生成 EXE 可執行檔案和 MAP 檔案。

在 MASM 中，我們要設定編譯和連線引數，我通常是這樣做的：

rc %1.rc
ml /c /coff /Zd %1.asm
link /subsystem:windows /mapinfo:exports /mapinfo:lines /map:%1.map %1.obj %1.res

把它儲存成 makem.bat ，就可以在命令列輸入 makem filename 來編譯生成 EXE 可執行檔案和 MAP 檔案了。

在此我先解釋一下加入的引數的含義：

/Zd 表示在編譯的時候生成行資訊
/map[:filename] 表示生成 MAP 檔案的路徑和檔名
/mapinfo:lines 表示生成 MAP 檔案時，加入行資訊
/mapinfo:exports 表示生成 MAP 檔案時，加入 exported functions （如果生成的是 DLL 檔案，這個選項就要加上）

OK，通過上面的步驟，我們已經得到了 MAP 檔案，那麼我們該如何利用它呢？

讓我們從簡單的例項入手，請開啟你的 VC ，新建這樣一個檔案：

01 //****************************************************************
02 //程式名稱：演示如何通過崩潰地址找出原始碼的出錯行
03 //作者：羅聰
04 //日期：2003-2-7
05 //出處：http://www.luocong.com（老羅的繽紛天地）
06 //本程式會產生“除0錯誤”，以至於會彈出“非法操作”對話方塊。
07 //“除0錯誤”只會在 Debug 版本下產生，本程式為了演示而儘量簡化。
08 //注意事項：如欲轉載，請保持本程式的完整，並註明：
09 //轉載自“老羅的繽紛天地”（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 }

很顯然本程式有“除0錯誤”，在 Debug 方式下編譯的話，執行時肯定會產生“非法操作”。好，讓我們執行它，果然，“非法操作”對話方塊出現了，這時我們點選“詳細資訊”按鈕，記錄下產生崩潰的地址――在我的機器上是 0x0040104a 。

再看看它的 MAP 檔案：（由於檔案內容太長，中間沒用的部分我進行了省略）

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

如果仔細瀏覽 Rva+Base 這欄，你會發現第一個比崩潰地址 0x0040104a 大的函式地址是 0x00401070 ，所以在 0x00401070 這個地址之前的那個入口就是產生崩潰的函式，也就是這行：

0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj

因此，發生崩潰的函式就是 ?Crash@@YAXXZ ，所有以問號開頭的函式名稱都是 C++ 修飾的名稱。在我們的源程式中，也就是 Crash() 這個子函式。

OK，現在我們輕而易舉地便知道了發生崩潰的函式名稱，你是不是很興奮呢？呵呵，先別忙，接下來，更厲害的招數要出場了。

請注意 MAP 檔案的最後部分――程式碼行資訊（Line numbers information），它是以這樣的形式顯示的：

13 0001:00000020

第一個數字代表在原始碼中的程式碼行號，第二個數是該程式碼行在所屬的程式碼段中的偏移量。

如果要查詢程式碼行號，需要使用下面的公式做一些十六進位制的減法運算：

崩潰行偏移 = 崩潰地址（Crash Address） - 基地址（ImageBase Address） - 0x1000

為什麼要這樣做呢？細心的朋友可能會留意到 Rva+Base 這欄了，我們得到的崩潰地址都是由偏移地址（Rva）+ 基地址（Base）得來的，所以在計算行號的時候要把基地址減去，一般情況下，基地址的值是 0x00400000 。另外，由於一般的 PE 檔案的程式碼段都是從 0x1000 偏移開始的，所以也必須減去 0x1000 。

好了，明白了這點，我們就可以來進行小學減法計算了：

崩潰行偏移 = 0x0040104a - 0x00400000 - 0x1000 = 0x4a

如果瀏覽 MAP 檔案的程式碼行資訊，會看到不超過計算結果，但卻最接近的數是 CrashDemo.cpp 檔案中的：

16 0001:00000046

也就是在原始碼中的第 16 行，讓我們來看看原始碼:

16 i /= j;

哈！！！果然就是第 16 行啊！

興奮嗎？我也一樣！：）

方法已經介紹完了，從今以後，我們就可以精確地定位到原始碼中的崩潰行，而且只要編譯器可以生成 MAP 檔案（包括 VC、MASM、VB、BCB、Delphi……），本方法都是適用的。我們時常抱怨 M$ 的產品如何如何差，但其實 M$ 還是有意無意間提供了很多有價值的資訊給我們的，只是我們往往不懂得怎麼利用而已……相信這樣一來，你就可以更為從容地面對“非法操作”提示了。你甚至可以要求使用者提供崩潰的地址，然後就可以坐在家中舒舒服服地找到出錯的那行，並進行修正。

是不是很爽呢？：）

老羅
2003-2-7

僅通過崩潰地址找出原始碼的出錯行 (11千字)

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