Как узнать, где в C ++ возникло исключение?

97

У меня есть программа, которая где-то выдает неперехваченное исключение. Все, что я получаю, это отчет о возникшем исключении и никакой информации о том, где оно было создано. Кажется нелогичным, если программа, скомпилированная с использованием символов отладки, не уведомляет меня о том, где в моем коде было сгенерировано исключение.

Есть ли способ узнать, откуда берутся мои исключения, если не установить 'catch throw' в gdb и вызвать обратную трассировку для каждого отдельного выброшенного исключения?

c++ debugging exception-handling Alex
источник
см. stackoverflow.com/questions/2064468/exceptions-stacktrace
VolkerK,
Перехватите исключение и посмотрите, что такое внутреннее сообщение. Так как это хорошая практика, когда исключение может быть получено из одного из стандартных исключений (std :: runtime_error), вы можете перехватить его с помощью catch (std :: exception const & e)
Мартин Йорк,
1
А std :: exception / Std :: runtime_error решает проблему определения «пути» и источника исключения?
VolkerK
1
Поскольку в вашем вопросе говорится о gdb, я думаю, что ваше решение уже находится в SO: stackoverflow.com/questions/77005/… Я использовал решение, описанное здесь, и оно отлично работает.
Neuro
2
Вам следует подумать об указании ОС с помощью тега. Поскольку вы упомянули gdb, я предполагаю, что вы ищете решение для Linux, а не для Windows.
jschmier

Ответы:

74

Вот некоторая информация, которая может быть полезна при отладке вашей проблемы.

Если исключение не перехвачено, std::terminate()автоматически вызывается специальная библиотечная функция . Прекратить это указатель на функцию и значение по умолчанию функции стандартной библиотеки C std::abort(). Если для неперехваченного исключения не происходит очистки † , это может быть полезно при отладке этой проблемы, поскольку деструкторы не вызываются.
† Это определяется реализацией, разворачивается ли стек перед вызовом std::terminate().

Обращение к abort()часто бывает полезным при создании дампа памяти, который можно проанализировать для определения причины исключения. Убедитесь, что вы включили дампы ядра через ulimit -c unlimited(Linux).

Вы можете установить свою собственную terminate()функцию, используя std::set_terminate(). У вас должна быть возможность установить точку останова для функции завершения в gdb. Вы можете сгенерировать обратную трассировку стека из своей terminate()функции, и эта обратная трассировка может помочь в определении местоположения исключения.

Краткое обсуждение неперехваченных исключений в книге Брюса Эккеля «Мышление на C ++», 2-е изд. , Также может быть полезно.

Поскольку terminate()вызовы abort()по умолчанию (что по умолчанию вызовет SIGABRTсигнал), вы можете установить SIGABRTобработчик, а затем распечатать трассировку стека из обработчика сигнала . Эта обратная трассировка может помочь в определении местоположения исключения.

Примечание. Я говорю « может», потому что C ++ поддерживает нелокальную обработку ошибок за счет использования языковых конструкций для отделения кода обработки ошибок и создания отчетов от обычного кода. Блок catch может быть и часто находится в другой функции / методе, нежели точка выброса. Мне также было указано в комментариях (спасибо, Дэн ), что это зависит от реализации, разворачивается ли стек перед вызовом terminate().

Обновление: я собрал тестовую программу Linux под названием, которая генерирует обратную трассировку в terminate()функции, установленной через, set_terminate()и другую в обработчике сигналов для SIGABRT. Обе трассировки правильно показывают местоположение необработанного исключения.

Обновление 2: благодаря сообщению в блоге « Перехват неперехваченных исключений в terminate» я узнал несколько новых приемов; включая повторную генерацию неперехваченного исключения в обработчике завершения. Важно отметить, что пустой throwоператор в настраиваемом обработчике завершения работает с GCC и не является переносимым решением.

Код:

#ifndef _GNU_SOURCE
#define _GNU_SOURCE
#endif
#ifndef __USE_GNU
#define __USE_GNU
#endif

#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <stdexcept>

void my_terminate(void);

namespace {
    // invoke set_terminate as part of global constant initialization
    static const bool SET_TERMINATE = std::set_terminate(my_terminate);
}

// This structure mirrors the one found in /usr/include/asm/ucontext.h
typedef struct _sig_ucontext {
   unsigned long     uc_flags;
   struct ucontext   *uc_link;
   stack_t           uc_stack;
   struct sigcontext uc_mcontext;
   sigset_t          uc_sigmask;
} sig_ucontext_t;

void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext) {
    sig_ucontext_t * uc = (sig_ucontext_t *)ucontext;

    // Get the address at the time the signal was raised from the EIP (x86)
    void * caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.eip;
    
    std::cerr << "signal " << sig_num 
              << " (" << strsignal(sig_num) << "), address is " 
              << info->si_addr << " from " 
              << caller_address << std::endl;

    void * array[50];
    int size = backtrace(array, 50);

    std::cerr << __FUNCTION__ << " backtrace returned " 
              << size << " frames\n\n";

    // overwrite sigaction with caller's address
    array[1] = caller_address;

    char ** messages = backtrace_symbols(array, size);

    // skip first stack frame (points here)
    for (int i = 1; i < size && messages != NULL; ++i) {
        std::cerr << "[bt]: (" << i << ") " << messages[i] << std::endl;
    }
    std::cerr << std::endl;

    free(messages);

    exit(EXIT_FAILURE);
}

void my_terminate() {
    static bool tried_throw = false;

    try {
        // try once to re-throw currently active exception
        if (!tried_throw++) throw;
    }
    catch (const std::exception &e) {
        std::cerr << __FUNCTION__ << " caught unhandled exception. what(): "
                  << e.what() << std::endl;
    }
    catch (...) {
        std::cerr << __FUNCTION__ << " caught unknown/unhandled exception." 
                  << std::endl;
    }

    void * array[50];
    int size = backtrace(array, 50);    

    std::cerr << __FUNCTION__ << " backtrace returned " 
              << size << " frames\n\n";

    char ** messages = backtrace_symbols(array, size);

    for (int i = 0; i < size && messages != NULL; ++i) {
        std::cerr << "[bt]: (" << i << ") " << messages[i] << std::endl;
    }
    std::cerr << std::endl;

    free(messages);

    abort();
}

int throw_exception() {
    // throw an unhandled runtime error
    throw std::runtime_error("RUNTIME ERROR!");
    return 0;
}

int foo2() {
    throw_exception();
    return 0;
}

int foo1() {
    foo2();
    return 0;
}

int main(int argc, char ** argv) {
    struct sigaction sigact;

    sigact.sa_sigaction = crit_err_hdlr;
    sigact.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;

    if (sigaction(SIGABRT, &sigact, (struct sigaction *)NULL) != 0) {
        std::cerr << "error setting handler for signal " << SIGABRT 
                  << " (" << strsignal(SIGABRT) << ")\n";
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    foo1();

    exit(EXIT_SUCCESS);
}

Выход:

my_terminate поймал необработанное исключение. what (): ОШИБКА РАБОТЫ!
my_terminate backtrace вернул 10 кадров

[bt]: (0) ./test(my_terminate__Fv+0x1a) [0x8048e52]
[bt]: (1) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3 [0x40045baa]
[bt]: (2) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3 [0x400468e5]
[bt]: (3) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3(__rethrow+0xaf) [0x40046bdf]
[bt]: (4) ./test(throw_exception__Fv+0x68) [0x8049008]
[bt]: (5) ./test(foo2__Fv+0xb) [0x8049043]
[bt]: (6) ./test(foo1__Fv+0xb) [0x8049057]
[bt]: (7) ./test(main+0xc1) [0x8049121]
[bt]: (8) ./test(__libc_start_main+0x95) [0x42017589]
[bt]: (9) ./test(__eh_alloc+0x3d) [0x8048b21]

сигнал 6 (прерван), адрес 0x1239 из 0x42029331
cris_err_hdlr backtrace вернул 13 кадров

[bt]: (1) ./test(kill+0x11) [0x42029331]
[bt]: (2) ./test(abort+0x16e) [0x4202a8c2]
[bt]: (3) ./test [0x8048f9f]
[bt]: (4) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3 [0x40045baa]
[bt]: (5) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3 [0x400468e5]
[bt]: (6) /usr/lib/libstdc++-libc6.2-2.so.3(__rethrow+0xaf) [0x40046bdf]
[bt]: (7) ./test(throw_exception__Fv+0x68) [0x8049008]
[bt]: (8) ./test(foo2__Fv+0xb) [0x8049043]
[bt]: (9) ./test(foo1__Fv+0xb) [0x8049057]
[bt]: (10) ./test(main+0xc1) [0x8049121]
[bt]: (11) ./test(__libc_start_main+0x95) [0x42017589]
[bt]: (12) ./test(__eh_alloc+0x3d) [0x8048b21]
jschmier
источник
1
Очень интересно. Я всегда подозревал, что необработанное исключение раскрутит стек до тех пор, пока он не достигнет верхнего уровня ( main), а затем вызовет его terminate(). Но ваш пример показывает, что разматывания вообще не происходит, что очень круто.
Дэн
6
1) Спецификация throw(int)не нужна. 2) uc->uc_mcontext.eipВероятно, очень зависит от платформы (например, использование ...ripна 64-битной платформе). 3) Скомпилируйте с, -rdynamicчтобы получить символы обратной трассировки. 4) Запустите, ./a.out 2>&1 | c++filtчтобы получить красивые символы обратной трассировки.
Дэн
2
«Не происходит очистки для неперехваченного исключения». - Собственно, это определяется реализацией. См. Разделы 15.3 / 9 и 15.5.1 / 2 в спецификации C ++. «В ситуации, когда соответствующий обработчик не найден, реализация зависит от того, разматывается ли стек перед вызовом terminate ()». Тем не менее, это отличное решение, если ваш компилятор его поддерживает!
Дэн
1
((sig_ucontext_t *)userContext)->uc_mcontext.fault_address;работал на моей цели ARM
Стефен
1
Несколько примечаний: backtrace_symbols () выполняет malloc ... так что вы можете предварительно выделить блок памяти при запуске, а затем освободить его в my_terminate () непосредственно перед вызовом backtrace_symbols () в случае, если вы обработка исключения std :: bad_alloc (). Кроме того, вы можете включить <cxxabi.h>, а затем использовать __cxa_demangle (), чтобы сделать что-то полезное из искаженной подстроки, отображаемой между '(' и '+' в строках output messages [].
K Скотт Пиль
51

Как вы говорите, мы можем использовать «catch throw» в gdb и вызывать «backtrace» для каждого отдельного сгенерированного исключения. Хотя это обычно слишком утомительно, чтобы делать это вручную, gdb позволяет автоматизировать процесс. Это позволяет увидеть трассировку всех сгенерированных исключений, включая последнее неперехваченное:

gdb>

set pagination off
catch throw
commands
backtrace
continue
end
run

Без дальнейшего ручного вмешательства это генерирует множество обратных трассировок, в том числе одну для последнего неперехваченного исключения:

Catchpoint 1 (exception thrown), 0x00a30 in __cxa_throw () from libstdc++.so.6
#0  0x0da30 in __cxa_throw () from /usr/.../libstdc++.so.6
#1  0x021f2 in std::__throw_bad_weak_ptr () at .../shared_ptr_base.h:76
[...]
terminate called after throwing an instance of 'std::bad_weak_ptr'
  what():  bad_weak_ptr
Program received signal SIGABRT, Aborted.

Вот отличный пост в блоге, завершающий это: http://741mhz.com/throw-stacktrace [на archive.org]

TimJ
источник
17

Вы можете создать такой макрос: 

#define THROW(exceptionClass, message) throw exceptionClass(__FILE__, __LINE__, (message) )

... и он предоставит вам место, где выбрасывается исключение (по общему признанию, не трассировка стека). Вам необходимо получить исключения из некоторого базового класса, который принимает вышеуказанный конструктор.

Эрик Хермансен
источник
18
-1 У вас нет, throw new excation(...)но throw exception(...)C ++ - это не Java,
Артём
7
Ладно, исправил. Может быть, простите программиста, который работает и на Java, и на C ++?
Эрик Хермансен
Пока я этим пользовался. Проблема в том, что он не сообщает, что на самом деле вызвало исключение. Если, например, у вас есть 5 вызовов stoi в блоке try, вы не узнаете, какой из них на самом деле является виновником.
Banjocat
5

Вы можете пометить основные узкие места в своем коде, noexceptчтобы найти исключение, а затем использовать libunwind (просто добавьте -lunwindв параметры компоновщика) (проверено с помощью clang++ 3.6):

demagle.hpp:

#pragma once

char const *
get_demangled_name(char const * const symbol) noexcept;

demangle.cpp:

#include "demangle.hpp"

#include <memory>

#include <cstdlib>

#include <cxxabi.h>

namespace
{

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wglobal-constructors"
#pragma clang diagnostic ignored "-Wexit-time-destructors"
std::unique_ptr< char, decltype(std::free) & > demangled_name{nullptr, std::free};
#pragma clang diagnostic pop

}

char const *
get_demangled_name(char const * const symbol) noexcept
{
    if (!symbol) {
        return "<null>";
    }
    int status = -4;
    demangled_name.reset(abi::__cxa_demangle(symbol, demangled_name.release(), nullptr, &status));
    return ((status == 0) ? demangled_name.get() : symbol);
}

backtrace.hpp:

#pragma once
#include <ostream>

void
backtrace(std::ostream & _out) noexcept;

backtrace.cpp:

#include "backtrace.hpp"

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <limits>
#include <ostream>

#include <cstdint>

#define UNW_LOCAL_ONLY
#include <libunwind.h>

namespace
{

void
print_reg(std::ostream & _out, unw_word_t reg) noexcept
{
    constexpr std::size_t address_width = std::numeric_limits< std::uintptr_t >::digits / 4;
    _out << "0x" << std::setfill('0') << std::setw(address_width) << reg;
}

char symbol[1024];

}

void
backtrace(std::ostream & _out) noexcept
{
    unw_cursor_t cursor;
    unw_context_t context;
    unw_getcontext(&context);
    unw_init_local(&cursor, &context);
    _out << std::hex << std::uppercase;
    while (0 < unw_step(&cursor)) {
        unw_word_t ip = 0;
        unw_get_reg(&cursor, UNW_REG_IP, &ip);
        if (ip == 0) {
            break;
        }
        unw_word_t sp = 0;
        unw_get_reg(&cursor, UNW_REG_SP, &sp);
        print_reg(_out, ip);
        _out << ": (SP:";
        print_reg(_out, sp);
        _out << ") ";
        unw_word_t offset = 0;
        if (unw_get_proc_name(&cursor, symbol, sizeof(symbol), &offset) == 0) {
            _out << "(" << get_demangled_name(symbol) << " + 0x" << offset << ")\n\n";
        } else {
            _out << "-- error: unable to obtain symbol name for this frame\n\n";
        }
    }
    _out << std::flush;
}

backtrace_on_terminate.hpp:

#include "demangle.hpp"
#include "backtrace.hpp"

#include <iostream>
#include <type_traits>
#include <exception>
#include <memory>
#include <typeinfo>

#include <cstdlib>

#include <cxxabi.h>

namespace
{

[[noreturn]]
void
backtrace_on_terminate() noexcept;

static_assert(std::is_same< std::terminate_handler, decltype(&backtrace_on_terminate) >{});

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wglobal-constructors"
#pragma clang diagnostic ignored "-Wexit-time-destructors"
std::unique_ptr< std::remove_pointer_t< std::terminate_handler >, decltype(std::set_terminate) & > terminate_handler{std::set_terminate(backtrace_on_terminate), std::set_terminate};
#pragma clang diagnostic pop

[[noreturn]]
void
backtrace_on_terminate() noexcept
{
    std::set_terminate(terminate_handler.release()); // to avoid infinite looping if any
    backtrace(std::clog);
    if (std::exception_ptr ep = std::current_exception()) {
        try {
            std::rethrow_exception(ep);
        } catch (std::exception const & e) {
            std::clog << "backtrace: unhandled exception std::exception:what(): " << e.what() << std::endl;
        } catch (...) {
            if (std::type_info * et = abi::__cxa_current_exception_type()) {
                std::clog << "backtrace: unhandled exception type: " << get_demangled_name(et->name()) << std::endl;
            } else {
                std::clog << "backtrace: unhandled unknown exception" << std::endl;
            }
        }
    }
    std::_Exit(EXIT_FAILURE); // change to desired return code
}

}

По этому поводу есть хорошая статья .

Томилов Анатолий
источник
4

Вы не передали информацию о том, какую ОС / компилятор вы используете.

В Visual Studio C ++ исключения могут быть инструментированы.

См. «Инструментарий обработки исключений Visual C ++» на ddj.com.

Моя статья «Посмертная отладка» , также на ddj.com, включает код для использования структурированной обработки исключений Win32 (используемой инструментарием) для ведения журнала и т. Д.

КРАСНЫЙ МЯГКИЙ ADAIR
источник
он сказал gdb, что в значительной степени исключает Windows / Visual Studio.
Ben Voigt
2
Что ж, он говорит, что хотел бы что-то «кроме gdb», но он явно не ссылается на какую-либо ОС / компилятор. Проблема в том, что люди не декларируют такие вещи.
RED SOFT ADAIR
1

У меня есть код для этого в Windows / Visual Studio, дайте мне знать, если вам нужен план. Не знаю, как это сделать для кода dwarf2, быстрый гугл подсказывает, что в libgcc есть функция _Unwind_Backtrace, которая, вероятно, является частью того, что вам нужно.

Бен Фойгт
источник
Вероятно, потому что «дайте мне знать, если вам нужен план» - не лучший ответ. Но _Unwind_Backtrace есть; компенсирующий.
Thomas
На основании того, что OP упомянул gdb, я предположил, что Windows не имеет отношения. Алекс, конечно, мог отредактировать свой вопрос, чтобы сказать Windows.
Ben Voigt,
1

Проверьте эту ветку, возможно, это поможет:

Поймать все необработанные исключения C ++?

Я получил хороший опыт работы с этим программным обеспечением:

http://www.codeproject.com/KB/applications/blackbox.aspx

Он может распечатать трассировку стека в файл для любого необработанного исключения.

набулька
источник
Я думаю, дело в том, что Алекс хочет, чтобы трассировка стека exception thrown foo.c@54, ..., re-thrown bar.c@54, ....не выполнялась вручную.
VolkerK