iOS异常信号的捕获和简单处理

Posted 2023-02-14

参考技术A 我们都知道当我们的程序运行出现某些错误时会发生异常crash（崩溃），可是你有没有考虑过什么样的错误会产生crash？crash的本质又是什么？当应用上线后我们可以借助诸如bugly、crashlytics等三方工具来监控crash产生时的堆栈信息，那么应用未上线debug阶段时我们又该如何防范异常的发生呢？

这些问题接下来我们将一一解答。

内核监测到错误的产生，向程序所在的进程发送停止运行程序的 消息 。

而发生错误的种类分为三种：

1. Mach异常：当试图读取不是映射给当前对应程序的内存时，Mach向进程发出        EXC_BAD_ACCESS异常消息。

2. BSD异常：程序自身检测出错误，向内核BSD层发送信号，BSD再向进程发出的消息。

3. 其他进程异常。

针对异常的产生原因，异常的捕获方法主要有以下两种：

1. 使用NSUncaughtExceptionHandler方法来对未捕获到的OC层面异常进行捕获。

2. 使用signal方法来注册BCD信号拦截内核中的异常。

```

void InstallUncaughtExceptionHandler()



    //通过NSUncaughtExceptionHandler注册未捕获的OC异常

NSSetUncaughtExceptionHandler(&OCExceptionHandler);

    //通过signal捕获内核异常

signal(SIGABRT, SignalHandler);

signal(SIGILL, SignalHandler);

signal(SIGSEGV, SignalHandler);

signal(SIGFPE, SignalHandler);

signal(SIGBUS, SignalHandler);

signal(SIGPIPE, SignalHandler);



```

我们需要对注册函数中的两个handler进行集中处理。

处理过后的handler应该满足我们的正常需求。

iOS异常捕获

文章目录

 

一. 系统Crash

二. 处理signal

• 下面是一些信号说明

• 关键点注意

三. 实战

四. Crash Callstack分析 – 进?一步分析

五. demo地址

六. 参考文献

 

前言

 

今天在ios高级群，有朋友问到iOS的异常捕捉的问题，这一块以前也没有研究过，趁此机会研究了一把。并写了一个demo，如有需要可以在文章最下面去下载。

 

在阅读文章之前，建议大家在阅读完此篇文章后可以阅读漫谈iOS Crash收集框架，了解一下原理。

 

开发iOS应用，解决Crash问题始终是一个难题。Crash分为两种，一种是由EXC_BAD_ACCESS引起的，原因是访问了不属于本进程的内存地址，有可能是访问已被释放的内存；另一种是未被捕获的Objective-C异常（NSException），导致程序向自身发送了SIGABRT信号而崩溃。其实对于未捕获的Objective-C异常，我们是有办法将它记录下来的，如果日志记录得当，能够解决绝大部分崩溃的问题。这里对于UI线程与后台线程分别说明

 

一. 系统Crash

 

对于系统Crash而引起的程序异常退出，可以通过UncaughtExceptionHandler机制捕获；也就是说在程序中catch以外的内容，被系统自带的错误处理而捕获。我们要做的就是用自定义的函数替代该ExceptionHandler即可。

 

二. 处理signal

 

使用Objective-C的异常处理是不能得到signal的，如果要处理它，我们还要利用unix标准的signal机制，注册SIGABRT, SIGBUS, SIGSEGV等信号发生时的处理函数。该函数中我们可以输出栈信息，版本信息等其他一切我们所想要的。

 

下面是一些信号说明

 

1) SIGHUP

本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联。

登录Linux时，系统会分配给登录用户一个终端(Session)。在这个终端运行的所有程序，包括前台进程组和后台进程组，一般都属于这个 Session。当用户退出Linux登录时，前台进程组和后台有对终端输出的进程将会收到SIGHUP信号。这个信号的默认操作为终止进程，因此前台进 程组和后台有终端输出的进程就会中止。不过可以捕获这个信号，比如wget能捕获SIGHUP信号，并忽略它，这样就算退出了Linux登录， wget也 能继续下载。

此外，对于与终端脱离关系的守护进程，这个信号用于通知它重新读取配置文件。

 

2) SIGINT

程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出，用于通知前台进程组终止进程。

 

3) SIGQUIT

和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号。

 

4) SIGILL

执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号。

 

5) SIGTRAP

由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用。

 

6) SIGABRT

调用abort函数生成的信号。

 

7) SIGBUS

非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错。比如访问一个四个字长的整数, 但其地址不是4的倍数。它与SIGSEGV的区别在于后者是由于对合法存储地址的非法访问触发的(如访问不属于自己存储空间或只读存储空间)。

 

8) SIGFPE

在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误。

 

9) SIGKILL

用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞、处理和忽略。如果管理员发现某个进程终止不了，可尝试发送这个信号。

 

10) SIGUSR1

留给用户使用

 

11) SIGSEGV

试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据.

 

12) SIGUSR2

留给用户使用

 

13) SIGPIPE

管道破裂。这个信号通常在进程间通信产生，比如采用FIFO(管道)通信的两个进程，读管道没打开或者意外终止就往管道写，写进程会收到SIGPIPE信号。此外用Socket通信的两个进程，写进程在写Socket的时候，读进程已经终止。

 

14) SIGALRM

时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该信号.

 

15) SIGTERM

程序结束(terminate)信号, 与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和处理。通常用来要求程序自己正常退出，shell命令kill缺省产生这个信号。如果进程终止不了，我们才会尝试SIGKILL。

 

17) SIGCHLD

子进程结束时, 父进程会收到这个信号。

如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸进程。这种情 况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程 来接管)。

 

18) SIGCONT

让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的工作. 例如, 重新显示提示符

 

19) SIGSTOP

停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别:该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略.

 

20) SIGTSTP

停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时(通常是Ctrl-Z)发出这个信号

 

21) SIGTTIN

当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN信号. 缺省时这些进程会停止执行.

 

22) SIGTTOU

类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到.

 

23) SIGURG

有”紧急”数据或out-of-band数据到达socket时产生.

 

24) SIGXCPU

超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/改变。

 

25) SIGXFSZ

当进程企图扩大文件以至于超过文件大小资源限制。

 

26) SIGVTALRM

虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间.

 

27) SIGPROF

类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的时间.

 

28) SIGWINCH

窗口大小改变时发出.

 

29) SIGIO

文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作.

 

30) SIGPWR

Power failure

 

31) SIGSYS

非法的系统调用。

 

关键点注意

 

• 在以上列出的信号中，程序不可捕获、阻塞或忽略的信号有：SIGKILL,SIGSTOP

• 不能恢复至默认动作的信号有：SIGILL,SIGTRAP

• 默认会导致进程流产的信号有：SIGABRT,SIGBUS,SIGFPE,SIGILL,SIGIOT,SIGQUIT,SIGSEGV,SIGTRAP,SIGXCPU,SIGXFSZ

• 默认会导致进程退出的信号有:

• SIGALRM,SIGHUP,SIGINT,SIGKILL,SIGPIPE,SIGPOLL,SIGPROF,SIGSYS,SIGTERM,SIGUSR1,SIGUSR2,SIGVTALRM

• 默认会导致进程停止的信号有：SIGSTOP,SIGTSTP,SIGTTIN,SIGTTOU

• 默认进程忽略的信号有：SIGCHLD,SIGPWR,SIGURG,SIGWINCH

• 此外，SIGIO在SVR4是退出，在4.3BSD中是忽略；SIGCONT在进程挂起时是继续，否则是忽略，不能被阻塞。

 

三. 实战

 

1.AppDelegate.m中

 

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {

// Override point for customization after application launch.

    

InstallSignalHandler();//信号量截断

InstallUncaughtExceptionHandler();//系统异常捕获

    

return YES;

}

 

2.SignalHandler.m的实现

 

void SignalExceptionHandler(int signal)

{

    NSMutableString *mstr = [[NSMutableString alloc] init];

    [mstr appendString:@"Stack:\n"];

    void* callstack[128];

    int i, frames = backtrace(callstack, 128);

    char** strs = backtrace_symbols(callstack, frames);

    for (i = 0; i

        [mstr appendFormat:@"%s\n", strs[i]];

    }

    [SignalHandler saveCreash:mstr];

 

}

 

void InstallSignalHandler(void)

{

    signal(SIGHUP, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGINT, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGQUIT, SignalExceptionHandler);

    

    signal(SIGABRT, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGILL, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGSEGV, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGFPE, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGBUS, SignalExceptionHandler);

    signal(SIGPIPE, SignalExceptionHandler);

}

 

有关错误类型可以看上面的说明，SignalExceptionHandler是信号出错时候的回调。当有信号出错的时候，可以回调到这个方法

 

3.UncaughtExceptionHandler.m的实现

 

void HandleException(NSException *exception)

{

    // 异常的堆栈信息

    NSArray *stackArray = [exception callStackSymbols];

    // 出现异常的原因

    NSString *reason = [exception reason];

    // 异常名称

    NSString *name = [exception name];

    NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"Exception reason：%@\nException name：%@\nException stack：%@",name, reason, stackArray];

    NSLog(@"%@", exceptionInfo);

    [UncaughtExceptionHandler saveCreash:exceptionInfo];

}

 

void InstallUncaughtExceptionHandler(void)

{

    NSSetUncaughtExceptionHandler(&HandleException);

}

 

4.测试–踩坑关键

 

这里最关键的一步，SignalHandler不要在debug环境下测试。因为系统的debug会优先去拦截。我们要运行一次后，关闭debug状态。应该直接在模拟器上点击我们build上去的app去运行。而UncaughtExceptionHandler可以在调试状态下捕捉

 

- (IBAction)buttonClick:(UIButton *)sender {

//1.信号量

    Test *pTest = {1,2};

    free(pTest);//导致SIGABRT的错误，因为内存中根本就没有这个空间，哪来的free，就在栈中的对象而已

    pTest->a = 5;

}

- (IBAction)buttonOCException:(UIButton *)sender

{

    //2.ios崩溃

    NSArray *array= @[@"tom",@"xxx",@"ooo"];

    [array objectAtIndex:5];

}

 

四. Crash Callstack分析 – 进?一步分析

 

属性	说明
0x8badf00d	在启动、终?止应?用或响应系统事件花费过?长时间,意为“ate bad food”。
0xdeadfa11	?用户强制退出,意为“dead fall”。(系统?无响应时,?用户按电源开关和HOME)
0xbaaaaaad	?用户按住Home键和?音量键,获取当前内存状态,不代表崩溃
0xbad22222	VoIP应?用因为恢复得太频繁导致crash
0xc00010ff	因为太烫了被干掉,意为“cool off”
0xdead10cc	因为在后台时仍然占据系统资源(?比如通讯录)被干掉,意为“dead lock”

 

五. demo地址

 

iOSCrashUncaught下载

https://github.com/xcysuccess/iOSCrashUncaught

 

六. 参考文献

 

1.程序crash后的调试技巧

2.iOS开发socket程序被SIGPIPE信号Terminate的问题

3.美女念茜

4.如何定位Obj-C野指针随机Crash(一)：先提高野指针Crash率

5.如何定位Obj-C野指针随机Crash(二)：让非必现Crash变成必现

6.如何定位Obj-C野指针随机Crash(三)：加点黑科技让Crash自报家门