引言
我们在做Linux开发时，常常会遇到程序崩溃的问题，这时会用gdb或者通过查看反汇编的方式去对程序进行分析，接下来，我们从底层的角度，去讲述如何分析程序崩溃的原因。
一、常见BUG
在进行分析前，先看看我总结归纳的常见BUG：
1.内存错误：
内存错误往往出现在使用了未分配的内存，或者没有及时释放分配的内存。
2.指针错误：
指针错误往往出现在使用了空指针，或者是指向的地址在函数返回后丢失，或者是偏移量出了问题，这个话题暂时不展开讨论。
3.判断条件出错：
比如 if (a == 1) 写成了 if (a=1)，if (a && b) 写成了 if (a & b)。
4.参数未初始化
比较典型的就是申请结构体变量没对其进行memset，加之接口内部没做参数判断，从而传参导致接口异常。
5.未考虑字节序
在跨平台通信时要考虑字节序的问题，arm一般是小端字节序( little - endian )，x86一般是大端字节序( big - endian)。arm和x86进行通信时，要考虑到字节序问题。
6.线程同步错误
往往体现在共享数据上锁不当，导致线程死锁。
7.字节对齐错误
需要了解编译器对于字节对齐的默认属性，一般是4字节对齐，体现在结构体的设计方面。如果字节对齐做的不好，软件版本更新迭代会带来极大的隐患，通常做法是加上reserve字段。
8.配对操作没调用完全
比如open没有及时close，init没有及时release，从而导致资源的浪费。
二、从汇编角度分析C程序
我们在嵌入式开发中，使用arm架构居多，所以这里讨论的是arm架构的分析方案，如果用x86也可以用类似的思想。我们日常开发中遇到的程序崩溃，比较难查的问题往往是出现在内存访问部分，下面我们通过底层的汇编程序来讲述一段C语言程序，对于内存，硬件，是怎样一个执行流程。
1.arm汇编相关理论基础
下面我列举一些arm汇编的寄存器，并对其进行描述
常用的arm用户态寄存器如上表所示，有r0~r15这16个寄存器
r0~r3：通常在函数传参时使用（从左到右的顺序，大于4个参数时使用栈来传递）和返回值（r0通常被用作返回值）。在函数内部 r0-r3 也可以用来存储局部变量。
r4~r8,r10,r11：通常用来保存局部变量。r11通常用来作为（FP）栈基地址（下面会对这些概念进行讲述）
r12：可能在函数调用时被链接器使用，在函数内部，也可以存储局部变量。
r13：是SP寄存器，就是当前函数的栈顶指针。
r14：是LR寄存器，存放当前函数的返回地址。
r15：是PC寄存器，存放当前指令的地址。
上面讲述的FP，SP，LR，PC寄存器，它寄存器里面的内容是地址，这点不要混淆。
2.内存中的栈帧结构
刚刚我们提到了FP，SP，LR，PC寄存器，现在我们来展开聊聊这几个寄存器。
PC指针：刚刚提到PC指针里面存放着当前指令的地址，因为在我们arm架构，传统上是五级流水线，简单描述就是取址，然后取完代码是二进制，对它进行译码，翻译成各个动作，然后cpu参与计算，最后返回。PC指针就存放着当前指令的地址，扮演的角色就是告诉cpu需要访问的地址，也对应五级流水线中的取址操作。
SP指针：在函数申请变量的时候，会有一个动态压栈的过程，栈的大小会随着变量申请而逐渐增长，SP指针就指向你动态压栈所处在的地址。
FP指针：当前函数的起始地址。在函数调用时，进入另一个函数接口，也会进入另一个栈帧结构，里面会保存调用者的的起始地址（FP），用于出现问题时回溯，同时也有当前函数的起始地址（FP）。
LR指针：函数调用时，调用者的下一条指令地址。用于函数调用完返回时，可以进入下一条指令。
我们不妨先看看内存中的栈帧结构。
这就是内存中的栈帧结构，上图就是main函数在调用func1时的栈帧结构。绿色的是处在func1函数里面的，灰色的是在main函数里面的。
通过这张图，我们可以看出，在发生函数调用时，FP寄存器会指向当前函数调用的起始地址。在func1内部（绿色部分）还有一个FP，这个FP不是FP寄存器，而是内存中的数据，也表示地址。它指向调用者（main）的起始地址。它主要是在程序崩溃时，用来回溯上一级的PC LR SP FP的值，所以在调用时会保存上一个栈帧的数据，用来崩溃的时候一层一层回溯回去。
3.举例说明
在举例说明例子之前，先讲一下几个常用的汇编指令
mov:给某个寄存器赋值
/* 给r3寄存器赋值为8 */
mov r3, #8
add:加法运算
/* r3 = r3 + 4 此处r3代表r3寄存器中的数据 */
add r3, r3, #4
sub:减法运算
/* r3 = r3 - 4 此处r3代表r3寄存器中的数据 */
sub r3, r3, #4
str:把寄存器的值写入内存
/* r3和fp是arm的寄存器,刚刚有所提及 *
* 右边中括号里面的代表地址,代表fp指针指向的地址向下偏移8个字节 *
* 这条的指令意思就是把r3寄存器的数据写入右边的地址. */
str r3, [fp, #-8]
ldr:从内存中取数据到寄存器
/* r0和pc是arm的寄存器 刚刚有所提及 *
* 右边中括号里面的代表地址,代表pc指针指向的地址向上偏移20个字节 *
* 这条的指令意思就是从右边的地址指向的内存中取数据到r0寄存器. */
ldr r0, [pc, #20]
bl:跳转到指定地址
/* 跳转到83ec地址,它是函数func_1的起始地址 */
bl 83ec <func_1>
下面我来写一段很简单的代码
#include <stdio.h>
int func(int num1, int num2, int num3)
{
int n = 0;
n = num1 + num2;
n = n + num3;
return n;
}
int main()
{
int a = 0;
int b = 1;
a = func(1, 2, b);
printf("value = %d\n", a);
return 0;
}
翻译成反汇编（这里采用海思的交叉编译工具编译，然后通过objdump生成反汇编）
arm-himix200-linux-gcc test.c -o test
arm-himix200-linux-objdump -d test > debug.txt
反汇编中的C语言部分
00010410 <func>:
/* 将调用者main的fp指针压入栈中,保存用于回溯 */
10410: e52db004 push {fp} ; (str fp, [sp, #-4]!)
/* fp的地址此处不做偏移,因为只压入一个数据 */
10414: e28db000 add fp, sp, #0
/* 将sp寄存器向低地址减28字节,其实这里是个开辟栈内存的动作 */
10418: e24dd01c sub sp, sp, #28
/* 将刚刚函数传参的r0寄存器的数据写入fp指针再向低地址偏移16字节的地址 */
1041c: e50b0010 str r0, [fp, #-16]
/* 将刚刚函数传参的r1寄存器的数据写入fp指针再向低地址偏移20字节的地址 */
10420: e50b1014 str r1, [fp, #-20] ; 0xffffffec
/* 将刚刚函数传参的r2寄存器的数据写入fp指针再向低地址偏移24字节的地址 */
10424: e50b2018 str r2, [fp, #-24] ; 0xffffffe8
/* 对应函数调用里面的int n = 0,将0直接赋值给r3寄存器 */
10428: e3a03000 mov r3, #0
/* 将r3寄存器的值写入fp指针再向低地址偏移8字节的地址 */
1042c: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
/* 将fp指针再向低地址偏移16字节的地址的数据拿出来,读取到r2寄存器里,准备做加法运算 */
10430: e51b2010 ldr r2, [fp, #-16]
/* 将fp指针再向低地址偏移20字节的地址的数据拿出来,读取到r2寄存器里,准备做加法运算 */
10434: e51b3014 ldr r3, [fp, #-20] ; 0xffffffec
/* 将刚刚拿出来的两个数据做加法运算,对应函数调用里面的n = num1 + num2; */
10438: e0823003 add r3, r2, r3
/* 将刚刚算到的结果存回栈中 */
1043c: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
/* 再从栈中把刚刚的数据读出来 */
10440: e51b2008 ldr r2, [fp, #-8]
/* 将fp指针再向低地址偏移24字节的地址的数据拿出来,读取到r2寄存器里,准备做第二个加法运算 */
10444: e51b3018 ldr r3, [fp, #-24] ; 0xffffffe8
/* 将刚刚拿出来的两个数据做加法运算,对应函数调用里面的n = n + num3; */
10448: e0823003 add r3, r2, r3
/* 将刚刚的计算的结果再写入栈内存中 */
1044c: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
/* 从栈内存中取出数据放入r3寄存器 */
10450: e51b3008 ldr r3, [fp, #-8]
/* 将r3寄存器的数据转给r0寄存器,r0寄存器一般用来做返回值用 */
10454: e1a00003 mov r0, r3
/* 将sp指针归位,释放栈空间 */
10458: e28bd000 add sp, fp, #0
/* 将fp寄存器出栈 */
1045c: e49db004 pop {fp} ; (ldr fp, [sp], #4)
/* 跳转到lr寄存器所指向的地址,也就是函数调用的下一行 */
10460: e12fff1e bx lr
00010464 <main>:
/* 运行到这里,栈帧已经生成,第一步push将fp, lr指针压入栈中 */
10464: e92d4800 push {fp, lr}
/* 因为刚刚那步同时push了两个值,fp和lr两个数据存放的地址要区分开来, *
* sp代表当前动态压栈所处在的地址,所以将fp寄存器的地址向高地址偏移4个单位 */
10468: e28db004 add fp, sp, #4
/* 将sp寄存器的地址向高地址偏移8个单位,存放在fp,lr的后面 */
1046c: e24dd008 sub sp, sp, #8
/* 对应刚刚的int a = 0,这里把0赋值给r3寄存器 */
10470: e3a03000 mov r3, #0
/* 将r3寄存器的值写入内存，地址在fp指针指向的地址往低地址偏移8个单位（栈的生长方向是高地址到低地址） */
10474: e50b3008 str r3, [fp, #-8]
/* 对应刚刚的int b = 1,这里把1赋值给r3寄存器 */
10478: e3a03001 mov r3, #1
/* 将r3寄存器的值写入内存,地址在fp指针指向的地址往低地址偏移12个单位（栈的生长方向是高地址到低地址） */
1047c: e50b300c str r3, [fp, #-12]
/* 在刚刚变量b写入的地址中取出b的值,写入r2寄存器,这里r2将作为函数参数用 */
10480: e51b200c ldr r2, [fp, #-12]
/* 将2赋值给r1,这里r1将作为函数参数用 */
10484: e3a01002 mov r1, #2
/* 将1赋值给r1,这里r1将作为函数参数用 */
10488: e3a00001 mov r0, #1
/* 参数准备完毕,跳转到func函数,进行函数调用 */
1048c: ebffffdf bl 10410 <func>
/* 这边就是lr寄存器指向的地址,函数调用完,回到了这里.
这里将函数的返回值存入fp指向的地址向低地址偏移8个字节的位置 */
10490: e50b0008 str r0, [fp, #-8]
/* 从刚刚存入的数据从内存中取出来,放入r1寄存器,准备调用printf函数 */
10494: e51b1008 ldr r1, [fp, #-8]
/* 将字符串读入r0寄存器,准备函数调用 */
10498: e59f0010 ldr r0, [pc, #16] ; 104b0 <main+0x4c>
/* 进入printf */
1049c: ebffff85 bl 102b8 <printf@plt>
/* 将r0 r3寄存器清0 */
104a0: e3a03000 mov r3, #0
/* 将r0 r3寄存器清0 */
104a4: e1a00003 mov r0, r3
/* 释放栈大小 */
104a8: e24bd004 sub sp, fp, #4
/* 将fp pc寄存器出栈 */
104ac: e8bd8800 pop {fp, pc}
104b0: 00010524 .word 0x00010524
已经写好了注释，可以通过注释从main函数开始一步一步看。