iOS崩溃堆栈信息的符号化解析

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最近一段时间，在iOS开发调试过程中以及上线之后，程序经常会出现崩溃的问题。简单的崩溃还好说，复杂的崩溃就需要我们通过解析Crash文件来分析了，解析Crash文件在iOS开发中是比较常见的。但在跟开发者沟通过程中，云捕小编发觉大家对iOS的应用符号表还不是很清楚。

现在网上有很多关于解析崩溃堆栈信息的符号化的博客，但是大多质量参差不齐，或者有些细节没有注意到。今天总结一下对iOS崩溃符号化的使用和技巧：

一．场景

当我们收集iOS的崩溃信息时，获取到的崩溃堆栈一般是如下的形式，全是十六进制的内存地址形式：

这样的格式我们很难看出实际含义，无法定位问题代码，只有将它们转化为可读的形式才有意义：

如上所示，我们一眼就能看明白，这次崩溃发生在ViewController.m文件的68行，对应的方法是rangeException。那么这样的符号化又是如何实现的呢？

我们知道，开发者在使用Xcode开发调试App时，一旦遇到崩溃问题，开发者可以直接使用Xcode的调试器定位分析崩溃堆栈。但如果App发布上线，用户的手机发生了崩溃，我们就只能通过分析系统记录的崩溃日志来定位问题，在这份崩溃日志文件中，会指出App出错的函数内存地址，关键的问题，崩溃日志中只有地址，类似 0x2312e92f这种，这看起来岂不是相当头疼，那怎么办呢？

幸好有dSYM文件的存在，它是帮助苦逼的码农有效定位bug问题的重要途径。崩溃堆栈里的函数地址可以借助dSYM文件来找到具体的文件名、函数名和行号信息的。实际上，在使用Xcode的Organizer查看崩溃日志时，就是根据本地存储的.dSYM文件进行了符号化的操作。

二．Xcode符号化工具

Xcode本身也提供了几个工具来帮助开发者执行函数地址符号化的操作

1、symbolicatecrash

symbolicatecrash是一个将堆栈地址符号化的脚本，输入参数是苹果官方格式的崩溃日志及本地的.dSYM文件，

执行方式如下：

Symbolicatecrash + 崩溃日志 + APP对应的.dSYM文件 + > + 输出到的文件，

但使用symbolicatecrash工具有很大的限制

(1)只能分析官方格式的崩溃日志，需要从具体的设备中导出，获取和操作都不是很方便

(2)符号化的结果也是没有具体的行号信息的，也经常会出现符号化失败的情况。

实际上,Xcode的Organizer内置了symbolicatecrash工具，所以开发者才可以直接看到符号化的崩溃堆栈日志。

2、atos

更普遍的情况是，开发者能获取到错误堆栈信息，而使用atos工具就是把地址对应的具体符号信息找到。它是一个可以把地址转换为函数名（包括行号）的工具，

执行方式如下：

atos -o executable -arch architecture -l loadAddress address

说明：

loadAddress 表示函数的动态加载地址，对应崩溃地址堆栈中 + 号前面的地址，即0x00048000

address 表示运行时地址、对应崩溃地址堆栈中第一个地址，即0x0004fbed  ，实际上，崩溃地址堆栈中+号前后的地址相加即是运行时地址，即0x00048000+ 31720= 0x0004fbed

执行命令查询地址的符号，可以看到如下结果：

-[ViewController rangeException:] (in xx)(ViewController.m:68)

三．堆栈符号化原理

那么，如果我们自己来符号化堆栈，又该怎么实现呢？这里需要处理两种符号，包括用户符号和系统符号。

1、用户堆栈的符号化

符号化的依据来自dSYM文件， dSYM文件也是Mach-o格式，我们按照Mach-o格式一步一步解析即可。

从图上我们可以大概的看出Mach-O可以分为3个部分

(1)Header

(2)Segment

(3)section

如图所示，header后面是segment，然后再跟着section，而一个segment是可以包含多个section的。

我们把dSYM文件放入可视化工具:

该dSYM文件包含armv7和arm64两种架构的符号表，我们只看armv7(arm64同理)，它偏移64，直接定位到64(0x00000040),这里就是上面的Mach Header信息

跟我们符号表有关的两个地方，一是”LC_SYMTAB”,二是“LC_SEGMENT(__DWARF)” -> “Section Header(__debug_line)”。

LC_SYMTAB信息

定位地址: 偏移4096 + 64(0x1040),得到函数符号信息模块”Symbols”,把函数符号解析出来，比如第一个函数: “-[DKDLicenseAgreeementModel isAuthorize]”对应的内存地址:模块地址+43856

“__debug_line”模块

这个模块里包含有代码文件行号信息，根据dwarf格式去一个一个解析

首先定位到SEGMENT：LC_SEGMENT(__DWARF)，再定位到Section:__debug_line

它的偏移值:4248608,  4248608+ 64 = 0x40D460，定位到“Section(__DWARF,__debug_line)”

这里面就是具体的行号信息，根据dwarf格式去解析

解析出来的结果如下:

第一列是起始内存地址，第二列是结束内存地址，第三列是对应的函数名、文件名、行号信息，这样我们捕获到任意的崩溃信息后，都可以很轻松的还原了。

上面解析出来的Object-C符号倒没什么问题，但如果是C++或者Swift的符号就还需要特殊处理

Swift符号:

Swift函数会进行命名重整(name mangling),所以从dSYM中解析出来的原始符号是不太直观的

我们使用”swift-demangle”来还原:swift-demangle –simplified originName，结果如下:

C++符号:

C++函数也会进行命名重整(name mangling),所以从dSYM中解析出来的原始符号如下:

我们使用”c++filt ”来还原: c++filt originName，结果如下:

2、系统堆栈的符号化

未解析形式:

解析后:

Apple没有提供系统库符号表的下载功能，我们可以通过真机来获取

当把开发机连到MAC时，会首先把该机型的符号拷贝到电脑上。

“Processing symbol files”做的事情就是把系统符号拷贝到电脑，拷贝地址:

~/Library/Developer/Xcode/iOS DeviceSupport

但这样有个缺陷，那就是你真机的iOS版本不会足够多，包含所有版本，所以系统符号会有缺失，另一个办法就是下载各种iOS固件，从固件中去解析。

四．结语

在实际的项目开发中，崩溃问题的分析定位都不是采用这种方式，因为它依赖于系统记录的崩溃日志或错误堆栈，在本地开发调试阶段，是没有问题的。

如果在发布的线上版本出现崩溃问题，开发者是无法即时准确的取得错误堆栈。一般地，开发者都是接入第三方的崩溃监控服务（如网易云捕），实现线上版本崩溃问题的记录和跟踪。

作者：网易加固
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