Android NDK Crash 定位分析

作者：嘉偉咯 2021-12-30 10:43:21

當拿到應用的crash日志,如果是在java層出現了異常,相信大家都知道通過堆棧信息查找到奔潰的代碼,但是如果是在native層出現了問題,面對下面的一堆內存地址,有些小伙伴可能就會覺得無從下手了。

當拿到應用的crash日志,如果是在java層出現了異常,相信大家都知道通過堆棧信息查找到奔潰的代碼,但是如果是在native層出現了問題,面對下面的一堆內存地址,有些小伙伴可能就會覺得無從下手了:

30597 30597 F DEBUG   : *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** 
30597 30597 F DEBUG   : Build fingerprint: 'Xiaomi/chiron/chiron:8.0.0/OPR1.170623.027/V10.3.1.0.ODECNXM:user/release-keys'                 
30597 30597 F DEBUG   : Revision: '0' 
30597 30597 F DEBUG   : ABI: 'arm64' 
30597 30597 F DEBUG   : pid: 30535, tid: 30535, name: me.linjw.ndkdemo  >>> com.me.linjw.ndkdemo <<< 
30597 30597 F DEBUG   : signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL), fault addr -------- 
30597 30597 F DEBUG   : Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated' 
30597 30597 F DEBUG   :     x0   0000000000000000  x1   0000000000007747  x2   0000000000000006  x3   0000000000000008 
30597 30597 F DEBUG   :     x4   8000000000808080  x5   8000000000808080  x6   8000000000808080  x7   0000000000000008 
30597 30597 F DEBUG   :     x8   0000000000000083  x9   d6a0828f4d3c1493  x10  0000000000000000  x11  0000000000000001 
30597 30597 F DEBUG   :     x12  ffffffffffffffff  x13  0000000000000001  x14  003275d83bd3efb5  x15  0000c345d3d41566 
30597 30597 F DEBUG   :     x16  0000007b582112e8  x17  0000007b581b2d2c  x18  0000007ffd3ce5c8  x19  0000000000007747 
30597 30597 F DEBUG   :     x20  0000000000007747  x21  0000007b5520d000  x22  0000000000000000  x23  0000007b5821c878 
30597 30597 F DEBUG   :     x24  0000000000000004  x25  0000007b55214c98  x26  0000000000000000  x27  0000000000000001 
30597 30597 F DEBUG   :     x28  0000000000000001  x29  0000007ffd3cf8c0  x30  0000007b58166e54                                       
30597 30597 F DEBUG   :     sp   0000007ffd3cf880  pc   0000007b581b2d34  pstate 0000000060000000 
30597 30597 F DEBUG   : 
30597 30597 F DEBUG   : backtrace: 
30597 30597 F DEBUG   :     #00 pc 0000000000069d34  /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
30597 30597 F DEBUG   :     #01 pc 000000000001de50  /system/lib64/libc.so (abort+88) 
30597 30597 F DEBUG   :     #02 pc 0000000000025644  /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
30597 30597 F DEBUG   :     #03 pc 0000000000091204  /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
30597 30597 F DEBUG   :     #04 pc 0000000000091484  /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 
30597 30597 F DEBUG   :     #07 pc 000000000000909c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.o

莫慌,這篇博客就來講講怎么分析這份崩潰日志。

[[443052]]

信號首先第一個知識點就是信號(signal)機制,它其實是進程間通信的一種方式。在處理ndk crash日志的時候可以大概理解為錯誤碼,它描述了錯誤的大概原因。例如上面的log,可以看到這個程序是因為SIGABRT這個信號奔潰的,它的碼字是6:

06-04 19:05:38.910 30597 30597 F DEBUG : signal 6 (SIGABRT), code -6 (SI_TKILL), fault addr --------

我們常見的信號有下面這些:

從表里面我們知道SIGABRT信號的觸發原因是通過C函數abort()發送為assert()使用,也就是說它是個斷言失敗,從日志里面我們還能看到abort的信息:

Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated'

堆棧分析但是光知道SIGABRT信號我們是很難定位到問題的。所以我們還需要分析下面的堆棧信息,找到對應的代碼:

30597 30597 F DEBUG   : backtrace: 
30597 30597 F DEBUG   :     #00 pc 0000000000069d34  /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
30597 30597 F DEBUG   :     #01 pc 000000000001de50  /system/lib64/libc.so (abort+88) 
30597 30597 F DEBUG   :     #02 pc 0000000000025644  /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
30597 30597 F DEBUG   :     #03 pc 0000000000091204  /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
30597 30597 F DEBUG   :     #04 pc 0000000000091484  /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20) 
30597 30597 F DEBUG   :     #07 pc 000000000000909c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.odex (offset 0x9000)

從這里我們可以分析到libnative-lib.so里面的Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative調用了willCrash函數,然后在willCrash函數里面觸發了異常:

30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20)

C++ 編譯器的函數名修飾

細心的同學可能會有疑問,函數名明明是顯示的_Z9willCrashv,為啥我會說是willCrash?它和下面的Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative有什么區別?

我們可以先來看看源代碼確認下我沒有騙你:

那為什么willCrash在編譯之后so里面會變成_Z9willCrashv?這主要是C++編譯器的函數名修飾功能在作怪。由于c++是支持重載的,也就是只要參數不一樣,函數的名字可以相同。

這個重載其實在編譯期就能確定，所以編譯器實現重載的原理是給函數加上修飾符，例如在函數后面拼接上參數類型簡寫，這里_Z9willCrashv最后拼接的v就代表void,說明該函數沒有參數。

也就是說雖然你在代碼里面寫的是同樣的函數名，但是在編譯之后，重載的函數其實就變成了不同名字的不同函數。

解釋完了_Z9willCrashv我們再來說說Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative，為什么它又沒有被修飾呢?原因就在于函數上面的extern "C"，它告訴編譯器將這個函數當做c語言的函數來處理。而c語言是沒有重載這一說的，所以也就不會改變它原本的函數名。

指令偏移地址

然后方法名+號后面的數字是指的什么?方法行數嗎?實際去代碼里面看Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative只有一行代碼,找不到20行，同樣willCrash也沒有80行:

這里我們來解釋下+號后面的值的意義。我們都知道c/c++代碼都是需要編譯成二進制文件之后才能運行,而實際上程序就是通過執行二進制文件中的一條條指令來運行的。上面日志中的#06 pc 000000000000f728指的就是出現問題的時候Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative執行到了0x000000000000f728這個地址的指令,而后面的+20指的是這個地址相對方法起始地址的偏移。

說起來可能比較難以理解,這里我們直接通過反匯編libnative-lib.so來幫助理解。ndk提供了objdump工具用于反匯編,由于不同cpu架構的反編譯工具也是不一樣的,大家可以根據需要找到對應的程序進行反匯編:

LinJW@LinJWdeMacBook-Pro  ~/Library/Android/sdk/ndk  find . -name "*objdump" 
./20.0.5594570/toolchains/x86-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/i686-linux-android-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/x86-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/i686-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/aarch64-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/x86_64-linux-android-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/i686-linux-android-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/arm-linux-androideabi/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/x86_64-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/i686-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/x86_64-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/x86_64-linux-android-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/x86_64-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/x86_64-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump 
./20.0.5594570/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/arm-linux-androideabi/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/aarch64-linux-android-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/aarch64-linux-android/bin/objdump 
./20.0.5594570/toolchains/aarch64-linux-android-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-objdump

我這邊使用的是aarch64-linux-android-objdump,命令如下:

aarch64-linux-android-objdump -S ./libnative-lib.so

然后我們搜索Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative找到這個方法的定義:

000000000000f714 <Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative@@Base>: 
    f714:   d10083ff    sub sp, sp, #0x20 
    f718:   a9017bfd    stp x29, x30, [sp,#16] 
    f71c:   910043fd    add x29, sp, #0x10 
    f720:   f90007e0    str x0, [sp,#8] 
    f724:   f90003e1    str x1, [sp] 
    f728:   97ffff0a    bl  f350 <_Z9willCrashv@plt> 
    f72c:   a9417bfd    ldp x29, x30, [sp,#16] 
    f730:   910083ff    add sp, sp, #0x20 
    f734:   d65f03c0    ret 
    f738:   d100c3ff    sub sp, sp, #0x30 
    f73c:   a9027bfd    stp x29, x30, [sp,#32] 
    ...

然后我們上面看到的pc 000000000000f728其實指的就是f728這個地址的指令,也就是bl指令,這個指令用于調用子程序,于是我們可以容易猜出這行指令的作用是跳轉到willCrash方法:

f728: 97ffff0a bl f350 <_Z9willCrashv@plt>

而Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative的起始地址為000000000000f714，于是可以計算出000000000000f728相對函數起始地址的偏移為0xf728-0xf714=0x14，而0x14在十進制里面就是20。

addr2line

如果對這些匯編指令比較熟悉的話當然可以分析定位問題,但是一般的安卓程序員可能對這塊比較陌生。所以我們可以用addr2line工具直接定位到源代碼。

我們從下面log可以得到兩個地址000000000000f728、000000000000f60c

30597 30597 F DEBUG   :     #05 pc 000000000000f60c  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
30597 30597 F DEBUG   :     #06 pc 000000000000f728  /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+20)

使用這個命令的前提是我們要有帶符號的so庫,因為一般情況下打包到apk里面的so都是不帶符號的(可以大概理解成java層的混淆,去掉了符號信息),所以如果直接從apk里面解壓出so,然后使用addr2line會得到下面結果，全是問號:

??:?

帶符號的so一般會在編譯的過程中生成,所以可以在app/build目錄里面遞歸搜索下,而且不同cpu架構也需要用不同的addr2line,命令如下:

aarch64-linux-android-addr2line -e ./app/build/intermediates/cmake/debug/obj/arm64-v8a/libnative-lib.so 000000000000f728 000000000000f60c

得到結果:

/Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:19 
/Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:13

我們來對比下源碼就能找到崩潰的原因是delete了字符串常量的內存:

ndk-stack作為認真看到這里的同學,我必須要獎勵好學的你一個福利,那就是ndk-stack,他也在ndk里面:

NDK目錄/prebuilt/darwin-x86_64/bin/ndk-stack

首先我們將含有native crash的log保存到crash_log.txt用-dump參數出入,然后將所有帶符號的so放到某個目錄下,用-sym參數傳入:

ndk-stack -sym ./app/build/intermediates/cmake/debug/obj/arm64-v8a/ -dump ~/Downloads/crash_log.txt

然后它就會對native堆棧使用addr2line和目錄下的so去轉換,最終輸出帶符號的堆棧信息:

********* Crash dump: ********** 
Build fingerprint: 'Xiaomi/chiron/chiron:8.0.0/OPR1.170623.027/V10.3.1.0.ODECNXM:user/release-keys' 
Abort message: 'Invalid address 0x7ffd3cfac0 passed to free: value not allocated' 
#00 0x0000000000069d34 /system/lib64/libc.so (tgkill+8) 
#01 0x000000000001de50 /system/lib64/libc.so (abort+88) 
#02 0x0000000000025644 /system/lib64/libc.so (__libc_fatal+116) 
#03 0x0000000000091204 /system/lib64/libc.so (ifree+812) 
#04 0x0000000000091484 /system/lib64/libc.so (je_free+120) 
#05 0x000000000000f60c /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (_Z9willCrashv+80) 
                                                                                                           willCrash() 
                                                                                                           /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:13:5 
#06 0x000000000000f728 /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/lib/arm64/libnative-lib.so (Java_com_me_linjw_ndkdemo_MainActivity_callNative+2 
0) 
                                                                                                           Java_com_cvte_tv_ndkdemo_MainActivity_callNative 
                                                                                                           /Users/LinJW/workspace/NdkDemo/app/src/main/cpp/native-lib.cpp:19:5 
#07 0x000000000000909c /data/app/com.me.linjw.ndkdemo-qgq0-FTl7SRsBBdmCeMAdg==/oat/arm64/base.odex (offset 0x9000)

ndk-stack在開始解析 logcat 輸出時將查找第一行星號,所以拷貝的時候記得這行不能缺少:

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***

當然通常情況下我們直接將logcat出來的所有日志傳給它就好，它會自動根據星號行識別出native堆棧:

adb logcat | ndk-stack路徑 -sym 存放帶符號so庫目錄的路徑

責任編輯：未麗燕來源：簡書

Android 函數 Crash