Come visualizzare il layout di memoria del mio programma in C durante l'esecuzione?

Question

Mi piacerebbe vedere il layout di memoria del mio programma in C in modo da poter capire tutti i diversi segmenti della memoria praticamente durante l'esecuzione come il cambiamento in BSS o Heap per ex?

Answer 1

In Linux, per PID di processo, consultare /proc/PID/maps e /proc/PID/smaps pseudofiles. (Il processo stesso può utilizzare /proc/self/maps e /proc/self/smaps.)

Il loro contenuto è documentato in man 5 proc.

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Ecco un esempio di come è possibile leggere il contenuto in un elenco collegato di strutture di intervallo di indirizzi.

mem-stats.h:

#ifndef MEM_STATS_H 
#define MEM_STATS_H 
#include <stdlib.h> 
#include <sys/types.h> 

#define PERMS_READ    1U 
#define PERMS_WRITE    2U 
#define PERMS_EXEC    4U 
#define PERMS_SHARED    8U 
#define PERMS_PRIVATE   16U 

typedef struct address_range address_range; 
struct address_range { 
    struct address_range *next; 
    void     *start; 
    size_t     length; 
    unsigned long   offset; 
    dev_t     device; 
    ino_t     inode; 
    unsigned char   perms; 
    char      name[]; 
}; 

address_range *mem_stats(pid_t); 
void free_mem_stats(address_range *); 

#endif /* MEM_STATS_H */ 

mem-stats.c:

#define _POSIX_C_SOURCE 200809L 
#define _BSD_SOURCE 
#include <stdlib.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <string.h> 
#include <stdio.h> 
#include <errno.h> 
#include "mem-stats.h" 

void free_mem_stats(address_range *list) 
{ 
    while (list) { 
     address_range *curr = list; 

     list = list->next; 

     curr->next = NULL; 
     curr->length = 0; 
     curr->perms = 0U; 
     curr->name[0] = '\0'; 

     free(curr); 
    } 
} 

address_range *mem_stats(pid_t pid) 
{ 
    address_range *list = NULL; 
    char   *line = NULL; 
    size_t   size = 0; 
    FILE   *maps; 

    if (pid > 0) { 
     char namebuf[128]; 
     int namelen; 

     namelen = snprintf(namebuf, sizeof namebuf, "/proc/%ld/maps", (long)pid); 
     if (namelen < 12) { 
      errno = EINVAL; 
      return NULL; 
     } 

     maps = fopen(namebuf, "r"); 
    } else 
     maps = fopen("/proc/self/maps", "r"); 

    if (!maps) 
     return NULL; 

    while (getline(&line, &size, maps) > 0) { 
     address_range *curr; 
     char   perms[8]; 
     unsigned int devmajor, devminor; 
     unsigned long addr_start, addr_end, offset, inode; 
     int   name_start = 0; 
     int   name_end = 0; 

     if (sscanf(line, "%lx-%lx %7s %lx %u:%u %lu %n%*[^\n]%n", 
         &addr_start, &addr_end, perms, &offset, 
         &devmajor, &devminor, &inode, 
         &name_start, &name_end) < 7) { 
      fclose(maps); 
      free(line); 
      free_mem_stats(list); 
      errno = EIO; 
      return NULL; 
     } 

     if (name_end <= name_start) 
      name_start = name_end = 0; 

     curr = malloc(sizeof (address_range) + (size_t)(name_end - name_start) + 1); 
     if (!curr) { 
      fclose(maps); 
      free(line); 
      free_mem_stats(list); 
      errno = ENOMEM; 
      return NULL; 
     } 

     if (name_end > name_start) 
      memcpy(curr->name, line + name_start, name_end - name_start); 
     curr->name[name_end - name_start] = '\0'; 

     curr->start = (void *)addr_start; 
     curr->length = addr_end - addr_start; 
     curr->offset = offset; 
     curr->device = makedev(devmajor, devminor); 
     curr->inode = (ino_t)inode; 

     curr->perms = 0U; 
     if (strchr(perms, 'r')) 
      curr->perms |= PERMS_READ; 
     if (strchr(perms, 'w')) 
      curr->perms |= PERMS_WRITE; 
     if (strchr(perms, 'x')) 
      curr->perms |= PERMS_EXEC; 
     if (strchr(perms, 's')) 
      curr->perms |= PERMS_SHARED; 
     if (strchr(perms, 'p')) 
      curr->perms |= PERMS_PRIVATE; 

     curr->next = list; 
     list = curr; 
    } 

    free(line); 

    if (!feof(maps) || ferror(maps)) { 
     fclose(maps); 
     free_mem_stats(list); 
     errno = EIO; 
     return NULL; 
    } 
    if (fclose(maps)) { 
     free_mem_stats(list); 
     errno = EIO; 
     return NULL; 
    } 

    errno = 0; 
    return list; 
} 

Un esempio di programma per utilizzare il sopra, example.c:

#include <stdlib.h> 
#include <unistd.h> 
#include <string.h> 
#include <stdio.h> 
#include <errno.h> 
#include "mem-stats.h" 

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    int arg, pid; 
    char dummy; 

    if (argc < 2 || !strcmp(argv[1], "-h") || !strcmp(argv[1], "--help")) { 
     fprintf(stderr, "\n"); 
     fprintf(stderr, "Usage: %s [ -h | --help ]\n", argv[0]); 
     fprintf(stderr, "  %s PID\n", argv[0]); 
     fprintf(stderr, "\n"); 
     fprintf(stderr, "You can use PID 0 as an alias for the command itself.\n"); 
     fprintf(stderr, "\n"); 
     return EXIT_SUCCESS; 
    } 

    for (arg = 1; arg < argc; arg++) 
     if (sscanf(argv[arg], " %i %c", &pid, &dummy) == 1) { 
      address_range *list, *curr; 

      if (!pid) 
       pid = getpid(); 

      list = mem_stats((pid_t)pid); 
      if (!list) { 
       fprintf(stderr, "Cannot obtain memory usage of process %d: %s.\n", pid, strerror(errno)); 
       return EXIT_FAILURE; 
      } 

      printf("Process %d:\n", pid); 
      for (curr = list; curr != NULL; curr = curr->next) 
       printf("\t%p .. %p: %s\n", curr->start, (void *)((char *)curr->start + curr->length), curr->name); 
      printf("\n"); 
      fflush(stdout); 

      free_mem_stats(list); 

     } else { 
      fprintf(stderr, "%s: Invalid PID.\n", argv[arg]); 
      return EXIT_FAILURE; 
     } 

    return EXIT_SUCCESS; 
} 

e Makefile rendere costruzione semplice:

CC  := gcc 
CFLAGS := -Wall -Wextra -O2 -fomit-frame-pointer 
LDFLAGS := 
PROGS := example 

.PHONY: all clean 

all: clean $(PROGS) 

clean: 
    rm -f *.o $(PROGS) 

%.o: %.c 
    $(CC) $(CFLAGS) -c $^ 

example: mem-stats.o example.o 
    $(CC) $(CFLAGS) $^ $(LDFLAGS) -o $@ 

nota che le tre linee frastagliate Makefile sopra must caratteri di tabulazione uso, non gli spazi. Sembra che l'editor qui converte le tabulazioni in spazi, quindi è necessario rimediare, ad esempio utilizzando

sed -e 's|^ *|\t|' -i Makefile 

Se non si risolve il rientro, e utilizzare gli spazi in un Makefile, vedrete un messaggio di errore simile a *** missing separator. Stop.

Alcuni editor convertono automaticamente una scheda nella pressione diin spazi, pertanto potrebbe essere necessario approfondire le impostazioni dell'editor di qualsiasi editor in uso. Spesso, gli editor mantengono intatto il carattere di tab incollati, quindi puoi sempre provare a incollare una scheda da un altro programma.

di compilare ed eseguire, salvare i file di cui sopra ed eseguire

make 
./example 0 

per stampare gli intervalli di memoria utilizzate dal programma di esempio in sé. Se si vuole vedere, ad esempio, gli intervalli di memoria usate dal demone di PulseAudio, corrono

./example $(ps -o pid= -C pulseaudio) 

noti che si applicano restrizioni di accesso standard. Un utente normale può vedere solo gli intervalli di memoria dei processi eseguiti come quell'utente; in caso contrario sono necessari i privilegi di superutente (sudo o simile).

Answer 2

Se sei su Linux, usa gcore per ottenere un core dump statico, fa parte di gdb ...

gcore $pid > Corefile 

o

gcore -o core_dump $pid 

il debug di un programma in esecuzione allegare ad esso utilizzando gdb

gdb -p 1234 

poi frugare in esso. Per vedere come è spiegate

(gdb) maint info sections 
Exec file: 
    `/home/foo/program', file type elf32-i386. 
[0]  0x8048134->0x8048147 at 0x00000134: .interp ALLOC LOAD READONLY DATA HAS_CONTENTS 
[1]  0x8048148->0x8048168 at 0x00000148: .note.ABI-tag ALLOC LOAD READONLY DATA HAS_CONTENTS 
[2]  0x8048168->0x804818c at 0x00000168: .note.gnu.build-id ALLOC LOAD 
..... 
..... 
[23]  0x8049a40->0x8049ad1 at 0x00000a40: .data ALLOC LOAD DATA HAS_CONTENTS 
[24]  0x8049ad1->0x8049ad4 at 0x00000ad1: .bss ALLOC 

a frugare nei registri utilizzare

(gdb) info all-registers 
eax   0xfffffdfc -516 
ecx   0x0 0 
edx   0x1 1 
ebx   0xffeedc28 -1123288 
esp   0xffeedc0c 0xffeedc0c 
ebp   0xffeedc78 0xffeedc78 
esi   0x1308 4872 
edi   0x45cf 17871 
.... snipped 

Se volete vedere l'assemblaggio utilizzato per un uso particolare funzione di disassemble. Può anche essere utilizzato con gli indirizzi in memoria.

(gdb) disassemble main 
Dump of assembler code for function main: 
    0x080483f0 <+0>: lea 0x4(%esp),%ecx 
    0x080483f4 <+4>: and $0xfffffff0,%esp 
    0x080483f7 <+7>: mov $0x8048780,%edx 
    0x080483fc <+12>: pushl -0x4(%ecx) 
    0x080483ff <+15>: push %ebp 
    0x08048400 <+16>: mov %esp,%ebp 
    .... 
    .... 

Answer 3

Un'altra alternativa è strumento pmap che scarica i memoria processo dettagli mappatura:

pmap [ -x | -d ] [ -q ] pids... 
    pmap -V 

pmap fa parte di una raccolta procps.

Inoltre, se si è interessati alla mappatura fisica, è possibile dare un'occhiata al pagemap, reso disponibile nel recente kernel di Linux per consentire al processo di conoscerne le informazioni di memoria fisica. Potrebbe essere utile per lo sviluppo del driver dello spazio utente in cui il processo dello spazio utente deve trovare l'indirizzo fisico di un buffer come destinazione DMA.

https://www.kernel.org/doc/Documentation/vm/pagemap.txt