仅通过崩溃地址找出源代码的出错行
2013-09-03 12:40
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作为程序员，我们平时最担心见到的事情是什么？是内存泄漏？是界面不好看？……错啦！我相信我的看法是不会有人反对的——那就是，程序发生了崩溃！
“该程序执行了非法操作，即将关闭。请与你的软件供应商联系。”，呵呵，这句 M$ 的“名言”，恐怕就是程序员最担心见到的东西了。有的时候，自己的程序在自己的机器上运行得好好的，但是到了别人的机器上就崩溃了；有时自己在编写和测试的过程中就莫名其妙地遇到了非法操作，但是却无法确定到底是源代码中的哪行引起的……是不是很痛苦呢？不要紧，本文可以帮助你走出这种困境，甚至你从此之后可以自豪地要求用户把崩溃地址告诉你，然后你就可以精确地定位到源代码中出错的那行了。（很神奇吧？呵呵。）
首先我必须强调的是，本方法可以在目前市面上任意一款编译器上面使用。但是我只熟悉 M$ 的 VC 和 MASM ，因此后面的部分只介绍如何在这两个编译器中实现，请读者自行融会贯通，掌握在别的编译器上使用的方法。
Well，废话说完了，让我们开始！ ：）
首先必须生成程序的 MAP 文件。什么是 MAP 文件？简单地讲， MAP 文件是程序的全局符号、源文件和代码行号信息的唯一的文本表示方法，它可以在任何地方、任何时候使用，不需要有额外的程序进行支持。而且，这是唯一能找出程序崩溃的地方的救星。
好吧，既然 MAP 文件如此神奇，那么我们应该如何生成它呢？在 VC 中，我们可以按下 Alt+F7 ，打开“Project Settings”选项页，选择 C/C++ 选项卡，并在最下面的 Project Options 里面输入：/Zd ，然后要选择 Link 选项卡，在最下面的 Project Options 里面输入： /mapinfo:lines 和 /map:PROJECT_NAME.map 。最后按下 F7 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件。
在 MASM 中，我们要设置编译和连接参数，我通常是这样做的：
把它保存成 makem.bat ，就可以在命令行输入 makem filename 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件了。
在此我先解释一下加入的参数的含义：
/Zd 表示在编译的时候生成行信息
/map[:filename] 表示生成 MAP 文件的路径和文件名
/mapinfo:lines 表示生成 MAP 文件时，加入行信息
/mapinfo:exports 表示生成 MAP 文件时，加入 exported functions （如果生成的是 DLL 文件，这个选项就要加上）
OK，通过上面的步骤，我们已经得到了 MAP 文件，那么我们该如何利用它呢？
让我们从简单的实例入手，请打开你的 VC ，新建这样一个文件：
很显然本程序有“除0错误”，在 Debug 方式下编译的话，运行时肯定会产生“非法操作”。好，让我们运行它，果然，“非法操作”对话框出现了，这时我们点击“详细信息”按钮，记录下产生崩溃的地址——在我的机器上是 0x0040104a 。
再看看它的 MAP 文件：（由于文件内容太长，中间没用的部分我进行了省略）
如果仔细浏览 Rva+Base 这栏，你会发现第一个比崩溃地址 0x0040104a 大的函数地址是 0x00401070 ，所以在 0x00401070 这个地址之前的那个入口就是产生崩溃的函数，也就是这行：
0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj
因此，发生崩溃的函数就是 ?Crash@@YAXXZ ，所有以问号开头的函数名称都是 C++ 修饰的名称。在我们的源程序中，也就是 Crash() 这个子函数。
OK，现在我们轻而易举地便知道了发生崩溃的函数名称，你是不是很兴奋呢？呵呵，先别忙，接下来，更厉害的招数要出场了。
请注意 MAP 文件的最后部分——代码行信息（Line numbers information），它是以这样的形式显示的：
13 0001:00000020
第一个数字代表在源代码中的代码行号，第二个数是该代码行在所属的代码段中的偏移量。
如果要查找代码行号，需要使用下面的公式做一些十六进制的减法运算：
崩溃行偏移 = 崩溃地址（Crash Address） - 基地址（ImageBase Address） - 0x1000
为什么要这样做呢？细心的朋友可能会留意到 Rva+Base 这栏了，我们得到的崩溃地址都是由 偏移地址（Rva）+ 基地址（Base） 得来的，所以在计算行号的时候要把基地址减去，一般情况下，基地址的值是 0x00400000 。另外，由于一般的 PE 文件的代码段都是从 0x1000 偏移开始的，所以也必须减去 0x1000 。
好了，明白了这点，我们就可以来进行小学减法计算了：
崩溃行偏移 = 0x0040104a - 0x00400000 - 0x1000 = 0x4a
如果浏览 MAP 文件的代码行信息，会看到不超过计算结果，但却最接近的数是 CrashDemo.cpp 文件中的：
16 0001:00000046
也就是在源代码中的第 16 行，让我们来看看源代码:
16 i /= j;
哈！！！果然就是第 16 行啊！
兴奋吗？我也一样！ ：）
方法已经介绍完了，从今以后，我们就可以精确地定位到源代码中的崩溃行，而且只要编译器可以生成 MAP 文件（包括 VC、MASM、VB、BCB、Delphi……），本方法都是适用的。我们时常抱怨 M$ 的产品如何如何差，但其实 M$ 还是有意无意间提供了很多有价值的信息给我们的，只是我们往往不懂得怎么利用而已……相信这样一来，你就可以更为从容地面对“非法操作”提示了。你甚至可以要求用户提供崩溃的地址，然后就可以坐在家中舒舒服服地找到出错的那行，并进行修正。
是不是很爽呢？ ：）
“该程序执行了非法操作，即将关闭。请与你的软件供应商联系。”，呵呵，这句 M$ 的“名言”，恐怕就是程序员最担心见到的东西了。有的时候，自己的程序在自己的机器上运行得好好的，但是到了别人的机器上就崩溃了；有时自己在编写和测试的过程中就莫名其妙地遇到了非法操作，但是却无法确定到底是源代码中的哪行引起的……是不是很痛苦呢？不要紧，本文可以帮助你走出这种困境，甚至你从此之后可以自豪地要求用户把崩溃地址告诉你，然后你就可以精确地定位到源代码中出错的那行了。（很神奇吧？呵呵。）
首先我必须强调的是，本方法可以在目前市面上任意一款编译器上面使用。但是我只熟悉 M$ 的 VC 和 MASM ，因此后面的部分只介绍如何在这两个编译器中实现，请读者自行融会贯通，掌握在别的编译器上使用的方法。
Well，废话说完了，让我们开始！ ：）
首先必须生成程序的 MAP 文件。什么是 MAP 文件？简单地讲， MAP 文件是程序的全局符号、源文件和代码行号信息的唯一的文本表示方法，它可以在任何地方、任何时候使用，不需要有额外的程序进行支持。而且，这是唯一能找出程序崩溃的地方的救星。
好吧，既然 MAP 文件如此神奇，那么我们应该如何生成它呢？在 VC 中，我们可以按下 Alt+F7 ，打开“Project Settings”选项页，选择 C/C++ 选项卡，并在最下面的 Project Options 里面输入：/Zd ，然后要选择 Link 选项卡，在最下面的 Project Options 里面输入： /mapinfo:lines 和 /map:PROJECT_NAME.map 。最后按下 F7 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件。
在 MASM 中，我们要设置编译和连接参数，我通常是这样做的：
1.
rc %1.rc
2.
ml /c /coff /Zd %1.asm
3.
link /subsystem:windows /mapinfo:exports /mapinfo:lines /map:%1.map %1.obj %1.res
把它保存成 makem.bat ，就可以在命令行输入 makem filename 来编译生成 EXE 可执行文件和 MAP 文件了。
在此我先解释一下加入的参数的含义：
/Zd 表示在编译的时候生成行信息
/map[:filename] 表示生成 MAP 文件的路径和文件名
/mapinfo:lines 表示生成 MAP 文件时，加入行信息
/mapinfo:exports 表示生成 MAP 文件时，加入 exported functions （如果生成的是 DLL 文件，这个选项就要加上）
OK，通过上面的步骤，我们已经得到了 MAP 文件，那么我们该如何利用它呢？
让我们从简单的实例入手，请打开你的 VC ，新建这样一个文件：
01.
01
//****************************************************************
02.
02
//程序名称：演示如何通过崩溃地址找出源代码的出错行
03.
03
//作者：罗聪
04.
04
//日期：2003-2-7
05.
05
//出处：http://www.luocong.com（老罗的缤纷天地）
06.
06
//本程序会产生“除0错误”，以至于会弹出“非法操作”对话框。
07.
07
//“除0错误”只会在 Debug 版本下产生，本程序为了演示而尽量简化。
08.
08
//注意事项：如欲转载，请保持本程序的完整，并注明：
09.
09
//转载自“老罗的缤纷天地”（http://www.luocong.com）
10.
10
//****************************************************************
11.
11
12.
12
void
Crash(
void
)
13.
13
{14.
14
int
i = 1;
15.
15
int
j = 0;
16.
16 i /= j;
17.
17 }
18.
18
19.
19
void
main(
void
)
20.
20
{21.
21 Crash();
22.
22 }
很显然本程序有“除0错误”，在 Debug 方式下编译的话，运行时肯定会产生“非法操作”。好，让我们运行它，果然，“非法操作”对话框出现了，这时我们点击“详细信息”按钮，记录下产生崩溃的地址——在我的机器上是 0x0040104a 。
再看看它的 MAP 文件：（由于文件内容太长，中间没用的部分我进行了省略）
01.
CrashDemo
02.
03.
Timestamp
is 3e430a76 (Fri Feb 0709:23:022003)
04.
05.
Preferred load address is 00400000
06.
07.
Start Length Name Class
08.
0001:00000000 0000de04H .text CODE
09.
0001:0000de04 0001000cH .textbss CODE
10.
0002:00000000 00001346H .rdata DATA
11.
0002:00001346 00000000H .edata DATA
12.
0003:00000000 00000104H .CRT$XCA DATA
13.
0003:00000104 00000104H .CRT$XCZ DATA
14.
0003:00000208 00000104H .CRT$XIA DATA
15.
0003:0000030c 00000109H .CRT$XIC DATA
16.
0003:00000418 00000104H .CRT$XIZ DATA
17.
0003:0000051c 00000104H .CRT$XPA DATA
18.
0003:00000620 00000104H .CRT$XPX DATA
19.
0003:00000724 00000104H .CRT$XPZ DATA
20.
0003:00000828 00000104H .CRT$XTA DATA
21.
0003:0000092c 00000104H .CRT$XTZ DATA
22.
0003:00000a30 00000b93H .data DATA
23.
0003:000015c4 00001974H .bss DATA
24.
0004:00000000 00000014H .idata$2 DATA
25.
0004:00000014 00000014H .idata$3 DATA
26.
0004:00000028 00000110H .idata$4 DATA
27.
0004:00000138 00000110H .idata$5 DATA
28.
0004:00000248 000004afH .idata$6 DATA
29.
30.
Address Publics by Value Rva+Base Lib:Object
31.
32.
0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj
33.
0001:00000070 _main 00401070 f CrashDemo.obj
34.
0004:00000000 __IMPORT_DESCRIPTOR_KERNEL32 00424000 kernel32:KERNEL32.dll
35.
0004:00000014
__NULL_IMPORT_DESCRIPTOR 00424014kernel32:KERNEL32.dll
36.
0004:00000138 __imp__GetCommandLineA@0 00424138 kernel32:KERNEL32.dll
37.
0004:0000013c __imp__GetVersion@0 0042413c kernel32:KERNEL32.dll
38.
0004:00000140 __imp__ExitProcess@4 00424140 kernel32:KERNEL32.dll
39.
0004:00000144 __imp__DebugBreak@0 00424144 kernel32:KERNEL32.dll
40.
0004:00000148 __imp__GetStdHandle@4 00424148 kernel32:KERNEL32.dll
41.
0004:0000014c __imp__WriteFile@20 0042414c kernel32:KERNEL32.dll
42.
0004:00000150 __imp__InterlockedDecrement@4 00424150 kernel32:KERNEL32.dll
43.
0004:00000154 __imp__OutputDebugStringA@4 00424154 kernel32:KERNEL32.dll
44.
0004:00000158 __imp__GetProcAddress@8 00424158 kernel32:KERNEL32.dll
45.
0004:0000015c __imp__LoadLibraryA@4 0042415c kernel32:KERNEL32.dll
46.
0004:00000160 __imp__InterlockedIncrement@4 00424160 kernel32:KERNEL32.dll
47.
0004:00000164
__imp__GetModuleFileNameA@1200424164 kernel32:KERNEL32.dll
48.
0004:00000168 __imp__TerminateProcess@8 00424168 kernel32:KERNEL32.dll
49.
0004:0000016c __imp__GetCurrentProcess@0 0042416c kernel32:KERNEL32.dll
50.
0004:00000170 __imp__UnhandledExceptionFilter@4 00424170 kernel32:KERNEL32.dll
51.
0004:00000174 __imp__FreeEnvironmentStringsA@4 00424174 kernel32:KERNEL32.dll
52.
0004:00000178 __imp__FreeEnvironmentStringsW@4 00424178 kernel32:KERNEL32.dll
53.
0004:0000017c __imp__WideCharToMultiByte@32 0042417c kernel32:KERNEL32.dll
54.
0004:00000180 __imp__GetEnvironmentStrings@0 00424180 kernel32:KERNEL32.dll
55.
0004:00000184 __imp__GetEnvironmentStringsW@0 00424184 kernel32:KERNEL32.dll
56.
0004:00000188 __imp__SetHandleCount@4 00424188 kernel32:KERNEL32.dll
57.
0004:0000018c __imp__GetFileType@4 0042418c kernel32:KERNEL32.dll
58.
0004:00000190 __imp__GetStartupInfoA@4 00424190 kernel32:KERNEL32.dll
59.
0004:00000194 __imp__HeapDestroy@4 00424194 kernel32:KERNEL32.dll
60.
0004:00000198
__imp__HeapCreate@1200424198 kernel32:KERNEL32.dll
61.
0004:0000019c
__imp__HeapFree@120042419c kernel32:KERNEL32.dll
62.
0004:000001a0
__imp__VirtualFree@12004241a0 kernel32:KERNEL32.dll
63.
0004:000001a4 __imp__RtlUnwind@16 004241a4 kernel32:KERNEL32.dll
64.
0004:000001a8 __imp__GetLastError@0 004241a8 kernel32:KERNEL32.dll
65.
0004:000001ac __imp__SetConsoleCtrlHandler@8 004241ac kernel32:KERNEL32.dll
66.
0004:000001b0 __imp__IsBadWritePtr@8 004241b0 kernel32:KERNEL32.dll
67.
0004:000001b4 __imp__IsBadReadPtr@8 004241b4 kernel32:KERNEL32.dll
68.
0004:000001b8
__imp__HeapValidate@12004241b8 kernel32:KERNEL32.dll
69.
0004:000001bc __imp__GetCPInfo@8 004241bc kernel32:KERNEL32.dll
70.
0004:000001c0 __imp__GetACP@0 004241c0 kernel32:KERNEL32.dll
71.
0004:000001c4 __imp__GetOEMCP@0 004241c4 kernel32:KERNEL32.dll
72.
0004:000001c8
__imp__HeapAlloc@12004241c8 kernel32:KERNEL32.dll
73.
0004:000001cc __imp__VirtualAlloc@16 004241cc kernel32:KERNEL32.dll
74.
0004:000001d0 __imp__HeapReAlloc@16 004241d0 kernel32:KERNEL32.dll
75.
0004:000001d4 __imp__MultiByteToWideChar@24 004241d4 kernel32:KERNEL32.dll
76.
0004:000001d8 __imp__LCMapStringA@24 004241d8 kernel32:KERNEL32.dll
77.
0004:000001dc __imp__LCMapStringW@24 004241dc kernel32:KERNEL32.dll
78.
0004:000001e0 __imp__GetStringTypeA@20 004241e0 kernel32:KERNEL32.dll
79.
0004:000001e4 __imp__GetStringTypeW@16 004241e4 kernel32:KERNEL32.dll
80.
0004:000001e8 __imp__SetFilePointer@16 004241e8 kernel32:KERNEL32.dll
81.
0004:000001ec __imp__SetStdHandle@8 004241ec kernel32:KERNEL32.dll
82.
0004:000001f0 __imp__FlushFileBuffers@4 004241f0 kernel32:KERNEL32.dll
83.
0004:000001f4 __imp__CloseHandle@4 004241f4 kernel32:KERNEL32.dll
84.
0004:000001f8 \177KERNEL32_NULL_THUNK_DATA 004241f8 kernel32:KERNEL32.dll
85.
86.
entry point at 0001:000000f0
87.
88.
89.
Line numbers
for
.\Debug\CrashDemo.obj(d:\msdev\myprojects\crashdemo\crashdemo.cpp) segment .text
90.
91.
13
0001:00000020 140001:00000038 150001:0000003f 16 0001:00000046
92.
17 0001:00000050 20 0001:00000070 21 0001:00000088 22 0001:0000008d
如果仔细浏览 Rva+Base 这栏，你会发现第一个比崩溃地址 0x0040104a 大的函数地址是 0x00401070 ，所以在 0x00401070 这个地址之前的那个入口就是产生崩溃的函数，也就是这行：
0001:00000020 ?Crash@@YAXXZ 00401020 f CrashDemo.obj
因此，发生崩溃的函数就是 ?Crash@@YAXXZ ，所有以问号开头的函数名称都是 C++ 修饰的名称。在我们的源程序中，也就是 Crash() 这个子函数。
OK，现在我们轻而易举地便知道了发生崩溃的函数名称，你是不是很兴奋呢？呵呵，先别忙，接下来，更厉害的招数要出场了。
请注意 MAP 文件的最后部分——代码行信息（Line numbers information），它是以这样的形式显示的：
13 0001:00000020
第一个数字代表在源代码中的代码行号，第二个数是该代码行在所属的代码段中的偏移量。
如果要查找代码行号，需要使用下面的公式做一些十六进制的减法运算：
崩溃行偏移 = 崩溃地址（Crash Address） - 基地址（ImageBase Address） - 0x1000
为什么要这样做呢？细心的朋友可能会留意到 Rva+Base 这栏了，我们得到的崩溃地址都是由 偏移地址（Rva）+ 基地址（Base） 得来的，所以在计算行号的时候要把基地址减去，一般情况下，基地址的值是 0x00400000 。另外，由于一般的 PE 文件的代码段都是从 0x1000 偏移开始的，所以也必须减去 0x1000 。
好了，明白了这点，我们就可以来进行小学减法计算了：
崩溃行偏移 = 0x0040104a - 0x00400000 - 0x1000 = 0x4a
如果浏览 MAP 文件的代码行信息，会看到不超过计算结果，但却最接近的数是 CrashDemo.cpp 文件中的：
16 0001:00000046
也就是在源代码中的第 16 行，让我们来看看源代码:
16 i /= j;
哈！！！果然就是第 16 行啊！
兴奋吗？我也一样！ ：）
方法已经介绍完了，从今以后，我们就可以精确地定位到源代码中的崩溃行，而且只要编译器可以生成 MAP 文件（包括 VC、MASM、VB、BCB、Delphi……），本方法都是适用的。我们时常抱怨 M$ 的产品如何如何差，但其实 M$ 还是有意无意间提供了很多有价值的信息给我们的，只是我们往往不懂得怎么利用而已……相信这样一来，你就可以更为从容地面对“非法操作”提示了。你甚至可以要求用户提供崩溃的地址，然后就可以坐在家中舒舒服服地找到出错的那行，并进行修正。
是不是很爽呢？ ：）
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