iPhone開發技巧之調試篇 — 程序Crash后的調試技巧

本文轉載自查看原文 2012-02-03 14:47 2948 iPhone開發

當我們的程序突然死掉了，Xcode突然送出一段 "message sent to deallocated instance" 的錯誤，我們該怎樣定位我們的程序bug呢？

又或者我們已經通過AdHoc發布了我們的β版程序，更甚至於我們的程序已經發布到了app store上；而當我們的程序突然在測試人員，或者是最終用戶那里突然當掉，是否能收集到這樣的日志信息，供我們解析bug呢？

下面的文章中我將逐步深入地說明這些技巧

模擬器上顯示堆棧信息

當我們在模擬器上調試時，可能經常遇到下面的內存訪問錯誤：

1	2011-01-17 20:21:11.41 App[26067:207] *** -[Testedit retain]: message sent to deallocated instance 0x12e4b0

首先，我們為了定位問題，需要Xcode幫我們顯示棧信息，可以通過Scode中執行文件的屬性來設置。如下圖所示，選中 MallocStackLogging 選項。該選項只能在模擬器上有效，並且如果你改變了iOS的版本后也需要再次設定該選項。

這之后，你就可以在終端輸入 info malloc-history 命令，如下所示；

1	(gdb) info malloc-history 0x12e4b0

之后得到如下的堆棧信息，從此分析具體的問題所在。

除此之外，也可以使用下面的命令；

1	(gdb) shell malloc_history {pid/partial-process-name} {address}

例如下圖所示；

另外，內存使用時“EXC_BAD_ACCESS”的錯誤信息也是經常遇到的，這時我們只要將上面執行文件屬性中的 NSZombieEnabled 選上，也能定位該問題。

最后，這些設置信息都是可以在運行期確認的，如下；

1	NSLog(@"NSZombieEnabled: %s", getenv("NSZombieEnabled"));

在iPhone上輸出日志

如果不是在模擬器上，又或者我們的設備沒有連接到PC上，那么如何調試我們的程序呢？假如我們通過AdHoc發布了程序，希望隨時得到測試人員的反饋，可以利用下面的方法，將標准出力（stderr）信息記錄到文件中，然后通過郵件新式發給開發者。

1. 設置一個開關，用來清空日志文件內容，並切換輸出位置；

- (BOOL)deleteLogFile {

    [self finishLog];
    BOOL success = [[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:[self loggingPath] error:nil];
    [self startLog];
    return success;

}

當我們調用上面的deleteLogFile后，就會清空之前的日志，並設置新的輸出。

- (void)finishLog {

    fflush(stderr);
    dup2(dup(STDERR_FILENO), STDERR_FILENO);
    close(dup(STDERR_FILENO));

}

- (NSString*)loggingPath {

    NSArray *paths = NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES);
    NSString *documentsDirectory = [paths objectAtIndex:0];
    NSString *logPath = [documentsDirectory stringByAppendingPathComponent:@"console.log"];
    return logPath;

}

- (void)startLog {
   freopen([[self loggingPath] cStringUsingEncoding:NSASCIIStringEncoding],"a+",stderr);
}

2. 當日志取得之后，可以通過下面的方式發送郵件給開發者

- (void)sendLogByMail {

    MFMailComposeViewController *picker = [[MFMailComposeViewController alloc] init];
    picker.mailComposeDelegate = self;
    [picker setSubject:[NSString stringWithFormat:@"%@ - Log", [self appName]]];
    NSString *message = [NSString stringWithContentsOfFile:[self loggingPath] encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
    [picker setMessageBody:message isHTML:NO];
    [self.navigationController presentModalViewController:picker animated:YES];
    [picker release];

}

iPhone應用程序的CrashReporter機能

蘋果在固件2.0發布的時候，其中一項特性是向iPhone開發者通過郵件發送錯誤報告，以便開發人員更好的了解自己的軟件運行狀況。不過不少開發者報告此服務有時無法獲取到~/Library/Logs/CrashReporter/MobileDevice directory的錯誤信息。

現在蘋果提供了一種更簡單的方法，使iPhone開發者可以通過iTunes更容易的查看崩潰報告。具體方法使進入iTunesConnect(在進入之前確定你有iPhone開發者帳號)，點擊管理你應用程序,之后就可以看到用戶崩潰日志了。

這里我介紹一下從設備中取出CrashLog，並解析的方法。

CrashLog的位置

程序Crash之后，將設備與PC中的iTunes連接，設備中的CrashLog文件也將一並同步到PC中。其中位置如下；

Mac：
~/Library/Logs/CrashReporter/MobileDevice

Windows Vista/7：
C:\Users\<user_name>\AppData\Roaming\Apple computer\Logs\CrashReporter/MobileDevice

Windows XP：
C:\Documents and Settings\<user_name>\Application Data\Apple computer\Logs\CrashReporter

在這些目錄下，會有具體設備的目錄，其下就是許多*.crash的文件。

比如程序TestEditor在iPhone1設備上的crashLog如下：

~Library/Logs/CrashReporter/MobileDevice/iPhone1/TestEditor_2010-09-23-454678_iPhone1.crash

Incident Identifier: CAF9ED40-2D59-45EA-96B0-52BDA1115E9F
CrashReporter Key:   30af939d26f6ecc5f0d08653b2aaf47933ad8b8e
Process:         TestEditor [12506]
Path:            /var/mobile/Applications/60ACEDBC-600E-42AF-9252-42E32188A044/TestEditor.app/TestEditor
Identifier:      TestEditor
Version:         ??? (???)
Code Type:       ARM (Native)
Parent Process:  launchd [1]

Date/Time:       2010-09-23 11:25:56.357 +0900
OS Version:      iPhone OS 3.1.3 (7E18)
Report Version:  104

Exception Type:  EXC_BAD_ACCESS (SIGBUS)
Exception Codes: KERN_PROTECTION_FAILURE at 0x00000059
Crashed Thread:  0

Thread 0 Crashed:
0   UIKit                           0x332b98d8 0x331b2000 + 1079512
1   UIKit                           0x3321d1a8 0x331b2000 + 438696
2   UIKit                           0x3321d028 0x331b2000 + 438312
3   UIKit                           0x332b9628 0x331b2000 + 1078824
4   UIKit                           0x33209d70 0x331b2000 + 359792
5   UIKit                           0x33209c08 0x331b2000 + 359432
6   QuartzCore                      0x324cc05c 0x324ae000 + 122972
7   QuartzCore                      0x324cbe64 0x324ae000 + 122468
8   CoreFoundation                  0x3244f4bc 0x323f8000 + 357564
9   CoreFoundation                  0x3244ec18 0x323f8000 + 355352
10  GraphicsServices                0x342e91c0 0x342e5000 + 16832
11  UIKit                           0x331b5c28 0x331b2000 + 15400
12  UIKit                           0x331b4228 0x331b2000 + 8744
13  TestEditor                      0x00002c3a 0x1000 + 7226
14  TestEditor                      0x00002c04 0x1000 + 7172
... (以下略)

雖然我們看到了出為題時的堆棧信息，但是因為沒有符號信息，仍然不知道到底哪里出問題了...

.dSYM文件

編譯調試相關的符號信息都被包含在編譯時的 xxxx.app.dSYM 文件當中，所以我們在發布程序前將它們保存起來，調試Crash問題的時候會很有用。

首先，我們來找到該文件。

用Xcode編譯的程序，在其編譯目錄下都會生成 [程序名].app.dSMY 文件，比如 Xcode 4 的編譯目錄缺省的是

~Library/Developer/Xcode/DerivedData

# 在改目錄下搜尋編譯后的.dSMY文件
$ cd ~/Library/Developer/Xcode/DerivedData
$ find . -name '*.dSYM'

另外，我們也可以通過 Xcode的Preferences... -> Locations -> Locations 的Derived Data來確認該目錄的位置。

上面例子中的程序，我們就找到了其位置是

1	~/Library/Developer/Xcode/DerivedData/TestEditor-aahmlrjpobenlsdvhjppcfqhogru/ArchiveIntermediates/TestEditor/BuildProductsPath/Release-iphoneos/TestEditor.app.dSYM

※ 大家每次像App Store發布自己程序的時候都記着保存該文件哦，要不然出現Crash的時候，就無從下手了。

解決符號問題

接下來，我們再來介紹一下使用.dSYM文件來恢復程序符號的方法。

首先，使用一個Xcode提供的叫做 symbolicatecrash 的小工具，它可以實現我們在CrashLog中添加符號信息的機能。該文件位於下面的位置，為方便起見，可以把它拷貝到系統默認路徑下。

1
2
3

/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/Library/PrivateFrameworks/DTDeviceKit.framework/Versions/A/Resources/symbolicatecrash

$ sudo cp /Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/Library/PrivateFrameworks/DTDeviceKit.framework/Versions/A/Resources/symbolicatecrash /usr/local/bin

使用下面的命令，可以在終端輸出有符號信息的CrashLog

1
2
3

$ symbolicatecrash [CrashLog file] [dSYM file]

$ symbolicatecrash TestEditor_2010-09-23-454678_iPhone1.crash TestEditor.app.dSYM

Thread 0 Crashed:
0   UIKit                           0x332b98d8 -[UIWindowController transitionViewDidComplete:fromView:toView:] + 668
1   UIKit                           0x3321d1a8 -[UITransitionView notifyDidCompleteTransition:] + 160
2   UIKit                           0x3321d028 -[UITransitionView _didCompleteTransition:] + 704
3   UIKit                           0x332b9628 -[UITransitionView _transitionDidStop:finished:] + 44
4   UIKit                           0x33209d70 -[UIViewAnimationState sendDelegateAnimationDidStop:finished:] + 284
5   UIKit                           0x33209c08 -[UIViewAnimationState animationDidStop:finished:] + 60
6   QuartzCore                      0x324cc05c _ZL23run_animation_callbacksdPv + 440
7   QuartzCore                      0x324cbe64 _ZN2CAL14timer_callbackEP16__CFRunLoopTimerPv + 156
8   CoreFoundation                  0x3244f4bc CFRunLoopRunSpecific + 2192
9   CoreFoundation                  0x3244ec18 CFRunLoopRunInMode + 44
10  GraphicsServices                0x342e91c0 GSEventRunModal + 188
11  UIKit                           0x331b5c28 -[UIApplication _run] + 552
12  UIKit                           0x331b4228 UIApplicationMain + 960
13  TestEditor                      0x00002c3a main (main.m:14)
14  TestEditor                      0x00002c04 0x1000 + 7172

由此，我們可以具體定位程序中出問題的地方。

用StackTrace取得崩潰時的日志

異常處理機制

任何語言都有異常的處理機制，Objective-C也不例外。與C++/Java類似的語法，它也提供@try, @catch, @throw, @finally關鍵字。使用方法如下。

@try {
...   }
@catch (CustomException *ce) {
...   }
@catch (NSException *ne) {
// Perform processing necessary at this level.
...  }
@catch (id ue) {
...   }
@finally {
// Perform processing necessary whether an exception occurred or not.
...   }

同時對於系統Crash而引起的程序異常退出，可以通過UncaughtExceptionHandler機制捕獲；也就是說在程序中catch以外的內容，被系統自帶的錯誤處理而捕獲。我們要做的就是用自定義的函數替代該ExceptionHandler即可。

這里主要有兩個函數

NSGetUncaughtExceptionHandler() 得到現在系統自帶處理Handler；得到它后，如果程序正常退出時用來回復系統原先設置
NSSetUncaughtExceptionHandler() 紅色設置自定義的函數

簡單的使用例子如下所示

void MyUncaughtExceptionHandler(NSException *exception)
{
    printf("uncaught %s\n", [[exception name] cString]);
    // ～

    // 顯示當前堆棧內容
    NSArray *callStackArray = [exception callStackReturnAddresses];
    int frameCount = [callStackArray count];
    void *backtraceFrames[frameCount];

    for (int i=0; i<frameCount; i++) {
        backtraceFrames[i] = (void *)[[callStackArray objectAtIndex:i] unsignedIntegerValue];
    }
}

int main()
{
    // ～
    NSUncaughtExceptionHandler *ueh = NSGetUncaughtExceptionHandler();
    NSSetUncaughtExceptionHandler(&MyUncaughtExceptionHandler);
    // ～
}

- (void)exit_processing:(NSNotification *)notification {
    NSSetUncaughtExceptionHandler(ueh);
}

- (void)viewDidLoad {
    // 這里重載程序正常退出時UIApplicationWillTerminateNotification接口
    UIApplication *app = [UIApplication sharedApplication];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self
                                             selector:@selector(exit_processing:)
                                                 name:UIApplicationWillTerminateNotification
                                               object:app]
}

處理signal

使用Objective-C的異常處理是不能得到signal的，如果要處理它，我們還要利用unix標准的signal機制，注冊SIGABRT, SIGBUS, SIGSEGV等信號發生時的處理函數。該函數中我們可以輸出棧信息，版本信息等其他一切我們所想要的。

例子代碼如下

#include <signal.h>

void stacktrace(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
    [mstr appendString:@"Stack:\n"];
    void* callstack[128];
    int i, frames = backtrace(callstack, 128);
    char** strs = backtrace_symbols(callstack, frames);
    for (i = 0; i <; frames; ++i) {
        [mstr appendFormat:@"%s\n", strs[i]];
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
      struct sigaction mySigAction;
      mySigAction.sa_sigaction = stacktrace;
      mySigAction.sa_flags = SA_SIGINFO;

      sigemptyset(&mySigAction.sa_mask);
      sigaction(SIGQUIT, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGILL , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGTRAP, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGABRT, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGEMT , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGFPE , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGBUS , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGSEGV, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGSYS , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGPIPE, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGALRM, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGXCPU, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGXFSZ, &mySigAction, NULL);

      NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
      int retVal = UIApplicationMain(argc, argv, nil, nil);
      [pool release];
      return (retVal);
}

總結

綜上所述，我們可以看到用StackTrace取得崩潰時日志的手順如下

用NSGetUncaughtExceptionHandler()取得當前系統異常處理Handler
用NSSetUncaughtExceptionHandler()注冊自定義異常處理Handler
注冊signal處理機制
- 注冊Handler中打印堆棧，版本號等信息
- 必要的時候將其保存到dump.txt文件
異常程序退出
如果程序不是異常退出，則還原之前系統的異常處理函數句柄
如果下次程序啟動，發現有dump.txt的異常文件，啟動郵件發送報告機制

整體的代碼框架如下

#include <signal.h>

void stacktrace(int sig, siginfo_t *info, void *context)
{
    [mstr appendString:@"Stack:\n"];
    void* callstack[128];
    int i, frames = backtrace(callstack, 128);
    char** strs = backtrace_symbols(callstack, frames);
    for (i = 0; i <; frames; ++i) {
        [mstr appendFormat:@"%s\n", strs[i]];
    }
}

void MyUncaughtExceptionHandler(NSException *exception)
{
    printf("uncaught %s\n", [[exception name] cString]);
    // ～

    // 顯示當前堆棧內容
    NSArray *callStackArray = [exception callStackReturnAddresses];
    int frameCount = [callStackArray count];
    void *backtraceFrames[frameCount];

    for (int i=0; i<frameCount; i++) {
        backtraceFrames[i] = (void *)[[callStackArray objectAtIndex:i] unsignedIntegerValue];
    }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
      struct sigaction mySigAction;
      mySigAction.sa_sigaction = stacktrace;
      mySigAction.sa_flags = SA_SIGINFO;

      sigemptyset(&mySigAction.sa_mask);
      sigaction(SIGQUIT, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGILL , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGTRAP, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGABRT, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGEMT , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGFPE , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGBUS , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGSEGV, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGSYS , &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGPIPE, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGALRM, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGXCPU, &mySigAction, NULL);
      sigaction(SIGXFSZ, &mySigAction, NULL);

      // ～
      NSUncaughtExceptionHandler *ueh = NSGetUncaughtExceptionHandler();
      NSSetUncaughtExceptionHandler(&MyUncaughtExceptionHandler);
      // ～

      NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
      int retVal = UIApplicationMain(argc, argv, nil, nil);
      [pool release];
      return (retVal);
}

- (void)exit_processing:(NSNotification *)notification {
    NSSetUncaughtExceptionHandler(ueh);
}

- (void)viewDidLoad {
    // 這里重載程序正常退出時UIApplicationWillTerminateNotification接口
    UIApplication *app = [UIApplication sharedApplication];
    [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self
                                             selector:@selector(exit_processing:)
                                                 name:UIApplicationWillTerminateNotification
                                               object:app]
}

輸入的CrashLog如下

Signal:10
Stack:
0 TestEditor 0x0006989d dump + 64
1 TestEditor 0x00069b4b signalHandler + 46
2 libSystem.B.dylib 0x31dcd60b _sigtramp + 26
3 TestEditor 0x000252b9 -[PopClientcreateUnreadMessageWithUIDL:maxMessageCount:] + 76
4 TestEditor 0x00025b85 -[PopClientgetUnreadIdList:] + 348
5 TestEditor 0x000454dd -[Connection receiveMessages:] + 688
6 TestEditor 0x00042db1 -[Connection main] + 188
7 Foundation 0x305023f9 __NSThread__main__ + 858
8 libSystem.B.dylib 0x31d6a5a8 _pthread_body + 28
AppVer:TestEditor 1.2.0
System:iPhone OS
OS Ver:3.0
Model:iPhoneDate:09/06/08 21:25:59JST

其中從_sigtramp函數下面開始進入我們的程序，即地址0x000252b9開始。其所對應的具體文件名和行號我們能知道嗎？

利用之前介紹的dSYM文件和gdb，我們可以得到這些信息。

cd $PROJ_PATH$/build/Release-iphoneos/TestEditor.app.dSYM/
cd Contents/Resources/DWARF
gdb TestEditor
gdb>info line *0x000252b9
Line 333 of "~/IbisMail/Classes/Models/PopClient.m";
starts at address 0x2a386 <-[PopClient retrieve:]+86> and
ends at 0x2a390 <-[PopClient retrieve:]+96>

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