基于开源CrashRpt与微软开源Detours技术深度改造的异常捕获库分享

1、异常捕获模块概述

2、为什么需要异常捕获模块？

3、在有些异常的场景下是没有生成dump文件的

4、开源异常捕获库CrashRpt介绍

5、对开源库CrashRpt的改进

C++软件异常排查从入门到精通系列教程（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931C/C++基础与进阶（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.htmlVC++常用功能开发汇总（专栏文章列表，欢迎订阅，持续更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585C++软件分析工具从入门到精通案例集锦（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795开源组件及数据库技术（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_12458859.html网络编程与网络问题分享（专栏文章，持续更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_2276111.html 最近有很多朋友问到异常捕获机制及开源异常捕获库的问题，今天有时间，就给大家说说异常捕获库相关的内容

1、异常捕获模块概述

异常捕获模块是内置在程序中的，当程序发生异常，异常捕获模块感知（捕获）到，自动生成包含异常上下文的dump，文件，可能同时也会生成程序版本等信息的日志文件。事后，我们可以取来这些日志及dump文件去分析软件发生异常崩溃的原因。

异常捕获模块一般是以函数回调的方式通知给主程序，此时主程序可以弹出相关的提示框，提示用户程序发生了异常崩溃，用户可以重新运行程序。程序中内置异常捕获模块，已经成为一种标配，大部分程序都会自带异常捕获模块。以PC版的微信为例，当微信发生崩溃时，其内置的异常捕获模块会捕获到异常并生成日志及dump文件，同时会弹出如下的发送错误报告的提示框：

提示框的下方会自动带上崩溃相关的文件，其中最后一个文件就是包含异常上下文信息的dump文件，点击确定则会将这些文件发送到腾讯远端的后台服务器上。腾讯后台的运维人员会收到通知，然后到服务器上将dump等文件下载下去分析。

有些软件可能没有上传崩溃日志到服务器的功能，捕捉到异常时会自动将dump文件保存到指定的路径中，事后可以到该路径中取到对应的dump文件。如果客户机器上遇到崩溃，可以和客户联系，让客户帮忙从对应的路径中取来出dump文件发过去。

2、为什么需要异常捕获模块？

在日常项目开发维护的过程中，会遇到这样那样的异常崩溃，分析这些异常崩溃最常用、最重要的途径就是事后分析异常发生时生成的dump文件。

要分析软件异常崩溃，首先要有dump文件，那包含异常上下文信息的dump文件是如何生成的呢？以前我们讲过生成dump文件的三种方式：

1）通过内置的异常捕获模块，去捕获软件发生的异常崩溃，自动生成包含异常上下文的dump文件。这是生成dump文件最常用的方式。
2）可以在动态调试的Windbg中，使用.dump命令手动导出包含异常上下文信息的dump文件。为啥要导出dump文件呢？既然Windbg在动态调试，为啥不能直接分析呢？在条件允许的情况下可以直接在Windbg中分析，但一时半会分析不出来问题时或者不能长时间占用用户的电脑时，就需要导出dump文件，供事后分析了。
3）可以从Windows任务管理中导出dump文件。在任务管理器的进程列表中找到目标进程，右键点击，在弹出的右键菜单中点击导出转储文件即可。这种方式首先要求出问题的程序进程还存活着的（进程还在的），比如程序发生卡死、死循环或者程序弹出报错提示框时（弹出报错提示框时，如果不点击提示框中的按钮将提示框关闭掉，则程序进程还在的）。

其中，通过异常捕获模块去生成dump文件，是最常用的一种方式。事后分析dump文件，也是我们分析和排查软件异常崩溃问题最常用的方法。

关于dump文件及生成方式的详细说明，可以查看我之前写的文章：

dump文件类型与dump文件生成方法详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/127991002 有人可能会说，遇到问题，我直接使用IDE去调试不就行了，我不需要什么dump文件的！如果这样说，只能说其处理异常问题的经验太有限了！因为有些问题可能是很难复现的，或者问题只在客户的环境中复现，这样也就无从去调试代码了。再就是程序中有多个模块，不同的模块由不同的开发组负责，如果程序崩溃在底层的模块中，还需要底层去调试代码。底层模块的开发人员需要搭建调试环境，然后使用附加到进程的方式去调试代码。

如果在程序中安装了异常捕获模块，在程序发生异常时自动生成包含异常上下文的dump文件，我们直接将dump文件取来分析就好了，就不用老想着如何去复现问题了。直接使用Windbg静态分析dump文件，查看发生异常的那条汇编指令以及发生异常的函数调用堆栈，一般就能快速地定位问题了，可以有效地提高我们排查问题和解决问题的效率。

当然，并不是说有了dump文件，就一定不需要复现问题了。在个别情况下，通过分析dump文件很难排查出问题时，可以尝试去复现问题（找到复现问题的操作规律），找到问题发生的场景，这样可能去辅助分析问题的。所以有时候，为了排查分析问题，我们需要使用多种手段与方法的！

在这里，给大家重点推荐一下我的几个热门畅销专栏：

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3、在有些异常的场景下是没有生成dump文件的

即便程序中安装了异常捕获模块，在某些异常的场景下，可能也是没有生成dump文件的。这里面是有多种原因的。

首先，异常捕获模块不是万能的，只能捕捉（感知）到大部分的异常，但不能捕获所有的异常，这和异常捕获模块的捕获机制的缺陷有关。其次，可能在生成dump文件时产生了二次崩溃，生成的dump文件是空的。对于没有生成dump文件的场景，就只能尝试Windbg的动态调试了，将Windbg附加到目标进程上，和目标进程一起跑，一旦程序发生异常，作为正在调试的调试器Windbg，会第一时间感知到并中断下来，此时去查看函数调用堆栈去分析就好了。

再者就是，程序只是发生了闪退，但程序没有发生异常崩溃。比如我们在项目中遇到的两个典型的场景，一个是在用开源库jsoncpp时错误地解析json串中的字段类型时，jsoncpp发现类型错误，就直接认为是致命的，直接调用abort接口将进程终止了。还有一个场景是，我们在使用开源库WebRTC时，当调用malloc动态申请内存失败时（可能是程序内存不足导致的申请失败），malloc返回NULL，WebRTC认为内存申请不到了，业务没法正常运行下去，认为这是致命的，程序没有继续活着的意义了，直接调用abort强行将进程终止了。

对于这两种强行终止进程的场景，并没有发生C++上的异常，只是代码人为地终止了进程。从现象上看，程序直接闪退了（没了），给人一种程序发生异常崩溃导致程序闪退的感觉，其实程序并没有发生异常崩溃，是代码人为终止进程的。对于这种强行终止进程的场景，就需要使用Windbg动态调试了，将Windbg附加到目标进程上，和目标进程一起跑，C函数abort内部会产生一个特殊的异常，让让调试器Windbg中断下来，此时查看函数调用堆栈，就知道是调用了abort强行终止进程的，然后继续结合函数调用堆栈去分析问题了。

对于使用开源jsoncpp和开源WebRTC遇到的强行终止进程的问题，具体细节可以去查看我之前写的文章：

C++程序中执行abort等操作导致没有生成dump文件的问题案例分析https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/129003869 此外，有时即使拿到了dump文件，可能也需要用Windbg进行动态调试的。比如从现有dump文件中分析不出问题时或者看到的函数调用堆栈不全或有问题，可以尝试使用Windbg进行动态调试。再比如，以前我们讲过，有时可能要查看相关变量的值，这些变量的值可能是排查问题的关键线索，但异常捕获模块生成的dump文件是小dump文件（比如几百KB或几MB，只保存了小部分内存信息），只能部分变量的值，有些变量的值是看不到的，但这些变量可能是分析问题的关键线索，这时也可以尝试使用Windbg进行动态调试，动态调试时可以看到所有变量的值。

对于通过查看相关变量值去快速定位问题的案例，可以查看我的文章：
通过查看Windbg中变量值去定位C++软件异常问题https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125731044 对于很好复现的问题，使用Windbg动态调试很方便的，将Windbg挂到目标进程上，快速复现问题，Windbg感知到异常中断下来，就可以立即分析了。对于不好复现或者很难复现的问题，只能每次启动程序测试时都将Windbg挂上去，等待复现为止。

关于何时使用Windbg静态分析与动态调试，可以查看我的文章：

何时使用Windbg静态分析？何时使用Windbg动态调试？https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131806819

4、开源异常捕获库CrashRpt介绍

如何去设计异常捕获库呢？大家都会想到使用系统API函数SetUnhandledExceptionFilter去设置异常回调，当程序发生异常时就会调用设置的回调函数，然后在回调函数中调用API函数MiniDumpWriteDump去生成dump文件。但使用这种方式，缺陷很明显，很多异常捕获不到，可以选择开源的异常捕获库。

常见的开源捕获库有CrashRpt和Google开源的CrashPad，今天我们来重点介绍一下CrashRpt。CrashRpt 是一个免费的、轻量级的开源错误报告库开源库，旨在拦截C++程序中的异常，收集有关崩溃的技术信息并通过互联网向软件供应商发送错误报告，用于 Windows C++应用程序中。

1）CrashRpt 可以处理主线程和用户模式程序的所有工作线程中的异常：SEH 异常（Structured Exception Handling 结构化异常处理）、未处理C++类型异常、信号和 CRT （C运行时）错误。在 CrashRpt 可以处理的错误类型中，有：NULL 指针分配、访问冲突、无限递归、堆栈溢出、内存耗尽等。
2）CrashRpt能生成错误报告，包括小型崩溃转储minidump文件、可扩展的崩溃描述XML文件、应用程序自定义的文件（如程序日志文件）等。

5、对开源库CrashRpt的改进

CrashRpt对多线程支持的不好，导致很多异常捕获不到。另外，CrashRpt在捕获到异常时，会自动自动截屏、录制视频和发送邮件，这些功能其实是什么用处的，直接把它们裁剪掉。对于发送邮件，CrashRpt中是直接使用socket实现的，其稳定性不太好，如果需要用到这个功能，可以使用开源库libcurl，libcurl中支持POP3和SMTP邮件协议。

为了解决CrashRpt很多异常捕获不到的问题，我们首先添加了对多线程的支持，然后引入了微软的Detours技术，有效地提高了异常捕获的效率，基本可以捕获90%以上的异常。捕获到异常后，就会生成dump文件，事后使用Windbg去分析dump文件即可。对于没捕捉到的异常的场景，则需要使用使用Windbg进行动态调试了，上面这些场景我也详细讲到了。

如果要获取到该改进的异常捕获库，可以联系微信kvsthingking！

关于如何使用Windbg去静态分析dump文件，可以查看我的文章：
使用Windbg分析dump文件的一般步骤及要点详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/130873143 关于如何使用Windbg去动态调试目标进程，可以查看我的文章：

使用Windbg调试目标进程的一般步骤及要点详解https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/135484906