memcpy异常场景下backtrace()调用崩溃，如何实现安全调用？

你遇到的二次崩溃本质是堆结构已被破坏导致的：当memcpy传入-1作为size时，由于size_t是无符号类型，这个值会被解析成极大的内存长度，触发大规模越界内存写入，直接破坏了malloc管理的堆元数据。此时在信号处理函数crit_err_hdlr中调用backtrace，而多数libc的backtrace实现会隐式调用malloc（比如分配临时存储），但堆已经损坏，malloc检测到无效的堆结构，直接触发二次崩溃。

而空指针写入的场景中，堆结构未被破坏，所以backtrace可以正常调用malloc完成栈回溯。

• 避免在信号处理函数中调用非异步信号安全的函数
  POSIX标准明确规定，信号处理函数只能调用异步信号安全的函数（比如write、_exit等），malloc、backtrace、backtrace_symbols都不在这个列表里。直接在信号处理函数里调用这些函数本身就存在风险，尤其是堆已损坏的场景。

• 预分配栈回溯缓冲区
  把存储栈帧的void* array从信号处理函数的局部变量改为全局预分配的数组，避免在信号处理时触发栈上的内存分配（虽然栈分配本身是安全的，但全局分配更稳妥）：

  // 全局预分配栈回溯缓冲区
  #define BACKTRACE_SIZE 10
  void* g_backtrace_array[BACKTRACE_SIZE];
  
  void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext)
  {
      size_t size = backtrace(g_backtrace_array, BACKTRACE_SIZE);
      // 后续处理
  }
  

• 使用backtrace_symbols_fd替代backtrace_symbols
  如果需要解析栈帧为符号，不要用backtrace_symbols（它会调用malloc分配字符串数组），改用backtrace_symbols_fd，它直接将符号信息写入指定的文件描述符（比如STDERR_FILENO或预先打开的日志文件），完全避免malloc调用：

  void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext)
  {
      size_t size = backtrace(g_backtrace_array, BACKTRACE_SIZE);
      // 直接写入标准错误或日志文件
      backtrace_symbols_fd(g_backtrace_array, size, STDERR_FILENO);
  }
  

• 为信号处理函数分配独立栈
  如果必须在信号处理中执行复杂操作，可以通过sigaltstack为信号处理函数设置独立的栈空间，避免原栈或堆损坏影响信号处理的执行：

  void backtrace_init() {
      struct sigaction sigact;
      stack_t sigstack;
  
      // 分配独立的信号栈
      sigstack.ss_sp = malloc(SIGSTKSZ);
      sigstack.ss_size = SIGSTKSZ;
      sigstack.ss_flags = 0;
      sigaltstack(&sigstack, NULL);
  
      sigact.sa_sigaction = crit_err_hdlr;
      sigact.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO | SA_ONSTACK; // 指定使用独立栈
      sigaction(SIGSEGV, &sigact, NULL);
  }
  

  注意：这里的malloc要在程序初始化时调用，此时堆结构是完好的，不会有问题。

• 从源头避免堆破坏
  在调用memcpy等内存操作函数前，严格校验参数合法性，比如确保size不超过目标缓冲区的长度，避免传入负数或过大的无符号值，从根源减少堆损坏的场景。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Андрей Виноградов