最近在学习的过程中，遇到了Segment fault（段错误）的问题，经过一番查找资料，学到了一些相关知识，这里做一个梳理，以防以后在遇到类似的问题，并且希望能够帮助到大家一丝丝！

什么是Segment fault？

在操作系统中，内存被划分为多个段（Segments），每个段存储着不同类型的数据，如代码段、数据段等。Segmentation Fault（段错误）是一种常见的程序错误，它通常发生在程序试图访问无效的内存地址或未初始化的内存区域，或者指针操作不当、数组越界、动态内存分配问题等原因造成的。这种错误通常由于程序编写错误或指针使用不当导致。当程序执行过程中发生Segmentation Fault错误时，操作系统会向程序发送一个SIGSEGV信号，导致程序停止运行。

Segmentation Fault的常见原因

• 指针操作不当：当指针未初始化、指向无效地址或已释放的内存时，程序会尝试访问这些地址，导致Segmentation Fault错误，非法指针：使用空指针，或者随意使用指针转换。一个指向一段内存的指针，除非确定这段内存原先就分配为某种结构或类型，或者这种结构或类型的数组，否则不要将它转换为这种结构或类型的指针，而应该将这段内存拷贝到一个这种结构或类型中，再访问这个结构或类型。这是因为如果这段内存的开始地址不是按照这种结构或类型对齐的，那么访问它时就很容易因为bus error而core dump。。
• 数组越界：程序在访问数组时，如果索引超出数组的实际范围，将会访问到无效的内存区域，从而引发Segmentation Fault。
• 动态内存分配问题：在使用动态内存分配函数（如malloc、new等）时，如果分配的内存未初始化或已释放，程序仍然尝试访问这些内存，同样会导致Segmentation Fault。
• 堆栈溢出.不要使用大的局部变量（因为局部变量都分配在栈上），这样容易造成堆栈溢出，破坏系统的栈和堆结构，导致出现莫名其妙的错误。

如何解决Segmentation Fault错误。

实际上，我们可以通过仔细检查代码去逐一排查错误发生点，但是面对一个庞大的项目，涉及到的内容很多的时候，我们一一排查就会很吃力，有时候也是徒劳的。这时，我们就可以借助一些调试工具，来检查错误的位置。

下面来讲一下，在Linux系统中，如何借助gdb查看core文件来定位错误！

什么是core文件？

在Linux系统下，当程序不寻常退出时，内核会在当前工作目录下生成一个core文件（是一个内存映像，同时加上调试信息，编译时需要加上 -g -Wall）。我们使用gdb来查看core文件，可以指示出导致程序出错的代码所在文件和行数。

如何生成core文件和大小限制

当系统程序运行产生 Segmentation Fault 而不是显示Segmentation fault (core dumped) 这说明，并没有产生code文件，我们需要执行以下命令来生成code文件，并限制文件大小。

• 使用ulimit -c命令查看core文件的生成开关，如果结果为 0，则表示关闭了此功能，不会生成core文件。
• 使用ulimit -c filesize命令，可以限制core文件的大小（filesize的单位为kbyte）。
• 但是如果生成的信息超过我们限制的文件大小，信息将会被裁剪，最终生成一个不完整的core文件或者根本就不生成，同时在调试此core文件的时候，gdb也会提示错误。所以我们常使用ulimit -c unlimited来表示core文件的大小不受限制。
• 执行ulimit -a 察看当前系统设置
  

注意：，这只对一个终端有效，再打开一个终端就无效了，要想整体修改，我们需要在系统 /etc/profile文件的最后，添加以下一行：

ulimit -c unlimited

然后，执行以下命令，使其生效：

source /etc/profile

这时候我们再次运行程序，就会发现Segmentation fault (core dumped)，说明已经生成了code文件，但是它在哪呢？

查询core dump文件路径，可以通过以下命令查询：

cat /proc/sys/kernel/core_pattern

或者

/sbin/sysctl kernel.core_pattern

core文件的名称： core文件生成路径:输入可执行文件运行命令的同一路径下。若系统生成的core文件不带其它任何扩展名称，则全部命名为core。新的core文件生成将覆盖原来的core文件。

/proc/sys/kernel/core_uses_pid可以控制core文件的文件名中是否添加pid作为扩展。

文件内容为1，表示添加pid作为扩展名，生成的core文件格式为core.xxxx；为0则表示生成的core文件同一命名为core。
可通过以下命令修改此文件：

echo "1" > /proc/sys/kernel/core_uses_pid 

修改core文件保存位置和文件名格：

修改/proc/sys/kernel/core_pattern， 可通过以下命令修改此文件：

echo "/corefile/core-%e-%p-%t" > core_pattern

可以将core文件统一生成到/corefile目录(必须保证有这个目录)下，也可以自己指定生成路径，产生的文件名为core-命令名-pid-时间戳，以下是参数列表:
%p - insert pid into filename 添加pid
%u - insert current uid into filename 添加当前uid
%g - insert current gid into filename 添加当前gid
%s - insert signal that caused the coredump into the filename 添加导致产生core的信号
%t - insert UNIX time that the coredump occurred into filename 添加core文件生成时的unix时间
%h - insert hostname where the coredump happened into filename 添加主机名
%e - insert coredumping executable name into filename 添加命令名

注意：

• 目录proc文件系统是一个伪文件系统，以文件系统的方式为访问系统内核数据的操作提供接口。/proc目录的内容为系统启动时自动生成的，某写文件可改，某写文件不可改。比如可以通过修改proc的文件微调内核参数。使用vi可能无法成功编辑proc/sys/kernel/core_pattern，只能使用echo命令修改或者命令sysctl修改。sysctl命令如下：

sysctl -w "kernel.core_pattern=$core_dir/core_%e_%t" >/dev/null  
sysctl -w "kernel.core_uses_pid=0" >/dev/null

此时，我们就产生了code文件

如何利用code文件进行调试呢？

• 安装gdb

yum install -y gdb.x86_64

• gdb进行查看core文件的内容, 以定位文件中引发core dump的行，gdb格式如下：
  gdb [exec file] [core file]
  [exec file]表示之前使用gcc编译的程序
  [core file]表示之前产生的dump文件
• 基本GDB命令
  启动程序：run
  设置断点：b 行号|函数名
  删除断点：delete 断点编号
  禁用断点：disable 断点编号
  启用断点：enable 断点编号
  单步跟踪：next (简写 n)
  单步跟踪：step (简写 s)
  打印变量：print 变量名字 （简写p）
  设置变量：set var=value
  查看变量类型：ptype var
  顺序执行到结束：cont
  顺序执行到某一行： util lineno
  打印堆栈信息：bt
• 切记：要在编译时，加上-g选项

举个栗子吧~

这里我们看到我们的code文件，接下来，使用以下命令，进行调试：

产生了以下结果：
这里就会知道我们出现错误的位置。

新的问题又来了，我们从上图可以看出，缺少缺失独立的调试信息，该怎么办呢？

何为“独立的调试信息”？如果编写代码后使用gcc编译器进行编译时，若不加上-g编译参数，或后期使用strip工具进行二次处理，生成的二进制文件中将不带调试段信息，而gdb的调试都是基于该调试段进行的，在linux世界这部分内容往往也被称作debuginfo。
其次，各大发行版提供的二进制软件包为了缩小体积，且用户往往不需要对软件（包括内核、libc这类基础设施）本身进行调试，因此往往不带调试信息。由于在Linux环境下绝大部分程序都依赖于libc（包括最简单的hello world），若系统预装的libc未带调试段信息，将影响gdb对目标程序进行调试操作。

该如何解决呢？

• 首先，执行以下命令

vim /etc/yum.repos.d/CentOS-Debuginfo.repo

将enable改为1

• 安装glibc

yum install glibc
yum install yum-utils
debuginfo-install glibc-2.17-326.el7_9.x86_64 libgcc-4.8.5-44.el7.x86_64 libstdc++-4.8.5-44.el7.x86_64 

实际上，最后一句命令就是图片中提示的。

再次使用gdb，就发现不会提示Missing separate debuginfos, u.....啦~

通过where,我们可以看一些具体的细节：