iOS 崩溃解析

获取崩溃 crash.log

  1. 真机 Crash 文件目录：var/mobile/Library/Logs/CrashReporter。
  2. 通过 Xcode：Xcode->Window->Devices，选取设备，View Device Logs。
  3. 通过 Xcode 直接查看：Xcode -> Window -> Organizer -> Crashes。
  4. 通过 手机查找：设置->隐私->分析->分析数据，报告命名为 appname-time.ips。

将 XCode 加入环境变量

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# 查找 XCode 环境
xcode-select -print-path

# 将其加入环境变量
export DEVELOPER_DIR=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer

获取符号化工具

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# iOS 15 以下：查找 symbolicatecrash （选对应平台的工具）
# Contents/SharedFrameworks/DVTFoundation.framework/Resources/symbolicatecrash。
find /Applications/Xcode.app -name symbolicatecrash -type f

# iOS 15 及以上：查找 CrashSymbolicator （选对应平台的工具）
# Contents/SharedFrameworks/CoreSymbolicationDT.framework/Resources/CrashSymbolicator.py
find /Applications/Xcode.app -name CrashSymbolicator -type f
  • 错误提示：Error: “DEVELOPER_DIR” is not defined at ./symbolicatecrash line 69。（未配置XCode环境变量）
  • 错误提示：No crash report version in file。（iOS 15 crash log 格式做了更新, 需要用到 CrashSymbolicator.py）

确认 crash.log 和 dSYM 的一致性

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# 获取 app 的 UUID
xcrun dwarfdump --uuid appName.app/appName

# 获取 dSYM 的 UUID
xcrun dwarfdump --uuid appName.dSYM

# 查找 crash.log 集成二进制的id (crash.log 里搜索app同名二进制的 uuid")
# iOS 15 以下：查找关键字 "Binary Images:"，之后第一行即可找到
# iOS 15 及以上：查找关键字 "usedImages"，在其子数组中可找到app的二进制段信息
grep --after-context=2 "Binary Images:" crash.log

还原 crash.log 堆栈信息

方法1：通过符号工具手动还原 crash.log

使用 symbolicatecrash：将 crash 文件、DSYM 文件、symbolicatecrash 工具拷贝到一个目录下，执行： 

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./symbolicatecrash ./crash.log ./xxxx.dSYM > yyy.log

使用 CrashSymbolicator：切换到 CrashSymbolicator.py目录下，执行： 

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python3 CrashSymbolicator.py -d xxxx.dSYM -o yyy.log -p /xxxCrash.ips

方法2：通过 Xcode 还原 crash.log

需要3个文件，放在同一目录下

  • crash报告（.crash文件）
  • Debug Symbol 符号文件 (.dsym文件)
  • 解压 ipa 包后的 .app 文件

操作过程：Xcode -> Devices and Simulators -> 选中设备 -> View Device Logs，
然后把 .crash文件 拖到 Device Logs 或者选择下面的import导入.crash文件。这样你就可以看到crash的详细log了。

方法3：通过 atos 还原单个堆栈信息

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xcrun atos -o {executable} -arch {architecture} -l {loadAddress} {stackAddress}

使用 atos 还原堆栈，需要两个信息：符号的栈地址（stack address）和二进制加载地址（load address）。

iOS 15以下系统的崩溃堆栈，通常包含栈地址（stack address）和符号偏移地址（offset），二进制加载地址（load address）则可能不直接显示，可以通过下面两种方式获得：

  1. 计算：loadAddress = stackAddress - offset
  2. 从崩溃日志的 binary Image 部分，找到对应的二进制，获得 loadAddress。
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# iOS 15以下系统堆栈格式一: [imageName]  [stack address] [load address] + [offset]
* 3 appName 0x000f462a 0x4000 + 984618 
* 4 appName 0x00352aee 0x4000 + 3468014

# 0. 获取 load address = 0x4000
# 1. 获取 stack address = 0x000f462a
xcrun atos -o appName.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/appName -arch armv7 -l 0x4000 0x000f462a


# iOS 15以下系统堆栈格式二: [imageName]  [stack address] [imageName] + [offset]
* 0 appName 0x001b27d7 appName + 1394647
* 1 appName 0x001b2f05 appName + 1396485
 
# 0. 计算 load address = 0x001b27d7 - 1394647 （0x5E000）
# 1. 获取 stack address = 0x000f462a
xcrun atos -o appName.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/appName -arch armv7 -l 0x5E000 0x001b27d7

iOS 15及以上系统的崩溃堆栈，仅包含 offset，loadAddress 需要根据 imageIndex 从崩溃日志的 usedImages 区域获得，stackAddress 则需要手动计算。

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# 线程堆栈格式: [imageOffset]  [imageIndex]
{"imageOffset":32436488,"imageIndex":4}

# 二进制信息
{
  "source":"P",
  "arch":"arm64",
  "base":4342956032,
  "size":57344000,
  "uuid":"df7fde00-c67e-3903-a933-a0c30af58a18",
  "path":"\/private\/var\/containers\/Bundle\/Application\/02179C2E-D831-42B5-879F-F97EC59E29F0\/example.app\/example",
  "name":"example"
}

# 0. 获取 load address = 4342956032 (0x102DC4000)
# 1. 计算 stack address = 4342956032 + 32436488 (0x104CB3108)
xcrun atos -o appName.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/appName -arch arm64 -l 0x102DC4000 0x104CB3108

方法4：通过 dwarfdump 还原单个堆栈信息

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dwarfdump --arch {architecture} {executable} --lookup {dSYM symbol address}

使用 dwarfdump 还原堆栈，仅需要符号的地址（symbol address），其计算公式：symbol address = start address + offset。start address 为代码段的起始地址，是指 _TEXT 段的内存加载地址，可以通过 otool 命令获得。（也可以通过 MachOView 工具查看）。

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# 日志格式: [appName]  [stack address] [appName] + offset
* 0 appName 0x001b27d7 appName + 1394647
* 1 appName 0x001b2f05 appName + 1396485

# 0. 计算符号地址
# start address = 代码段的起始地址 vmaddr（需要从 app 或 dSYM 中获取）
# symbol address = 1394647(偏移) ＋ start address
# 1. 执行
dwarfdump --arch armv7 appName.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/appName --lookup {dSYM symbol address}
# 2. 获得符号化结果：
AT_name( "[UncaughtExceptionHandler backtrace]" )
AT_decl_file( "UncaughtExceptionHandler.m" )
AT_decl_line( 29 )

通过 otool 命令获得 app 或者 dSYM 的代码段起始地址。

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# 指令
otool -arch arm64 -l appName.app/appName

# 结果（截取 __TEXT 部分）
Load command 1
      cmd LC_SEGMENT_64
  cmdsize 1032
  segname __TEXT
   vmaddr 0x0000000100000000
   vmsize 0x0000000002d48000
  fileoff 0
 filesize 47480832
  maxprot 0x00000005
 initprot 0x00000005
   nsects 12
    flags 0x0

# vmaddr 即为代码段的起始地址

iOS 崩溃分析

旧格式堆栈还原信息（iOS 15 以下）

还原后的 crash 文件信息如下：

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Incident Identifier: 668316AC-6AFA-4459-B4BE-6EB53ACDD79B
CrashReporter Key:   57df449638bdba0ef5911096b54d13cb0faf8e84
Hardware Model:      iPhone13,4
Process:             smoba [23245]
Path:                /private/var/containers/Bundle/Application/577A1753-544D-47BE-BB3F-4AD59932544B/smoba.app/smoba
Identifier:          com.tencent.smoba
Version:             00003 (3.65.10503)
AppStoreTools:       12E262
AppVariant:          1:iPhone13,4:14
Code Type:           ARM-64 (Native)
Role:                Foreground
Parent Process:      launchd [1]
Coalition:           com.tencent.smoba [582]


Date/Time:           2021-08-03 00:46:07.6607 +0800
Launch Time:         2021-08-02 23:19:26.9540 +0800
OS Version:          iPhone OS 14.4.2 (18D70)
Release Type:        User
Baseband Version:    1.42.03
Report Version:      104

Exception Type:  EXC_CRASH (SIGKILL)
Exception Codes: 0x0000000000000000, 0x0000000000000000
Exception Note:  EXC_CORPSE_NOTIFY
Termination Reason: Namespace SPRINGBOARD, Code 0x8badf00d
Termination Description: SPRINGBOARD, <RBSTerminateContext| domain:10 code:0x8BADF00D explanation:scene-update watchdog transgression: application<com.tencent.smoba>:23245 exhausted real (wall clock) time allowance of 10.00 seconds | ProcessVisibility: Foreground | ProcessState: Running | WatchdogEvent: scene-update | WatchdogVisibility: Foreground | WatchdogCPUStatistics: ( | "Elapsed total CPU time (seconds): 7.960 (user 5.280, system 2.680), 13% CPU", | "Elapsed application CPU time (seconds): 0.857, 1% CPU" | ) reportType:CrashLog maxTerminationResistance:Interactive>
Triggered by Thread:  0

Thread 0 name:  Dispatch queue: com.apple.main-thread
Thread 0 Crashed:
0   libsystem_kernel.dylib        	0x00000001cbf43230 0x1cbf19000 + 172592
1   libsystem_info.dylib          	0x00000001a738e9ac 0x1a7383000 + 47532
2   libsystem_info.dylib          	0x00000001a738dccc 0x1a7383000 + 44236
3   libsystem_info.dylib          	0x00000001a7390b44 0x1a7383000 + 56132
4   libsystem_info.dylib          	0x00000001a7393650 0x1a7383000 + 67152
5   libsystem_info.dylib          	0x00000001a738c40c 0x1a7383000 + 37900
6   smoba                         	0x00000001078cd2bc tgcpapi_net_str2inet(char const*, sockaddr_storage*, char*, int, int*) tgcpapi_net.cpp:315  0x100f74000 + 110465724
7   smoba                         	0x00000001078cdf10 tgcpapi_net_connect_nonblock(char const*, char*, int, int*) tgcpapi_net.cpp:693  0x100f74000 + 110468880
8   smoba                         	0x000000010789fc9c tgcpapi_tcp_connection::tgcpapi_net_connect_nonblock(char const*) tgcpapi_tcp_connection.h:78  0x100f74000 + 110279836
9   smoba                         	0x0000000107893448 tgcpapi_connect_url(tagTGCPApiHandle*, char const*, int) tgcpapi_internal.cpp:463  0x100f74000 + 110228552
10  smoba                         	0x000000010789e850 tgcpapi_start(tagTGCPApiHandle*, char const*) tgcpapi_advanced.cpp:40  0x100f74000 + 110274640
11  smoba                         	0x00000001077ab3bc NApollo::CTdir::StartSession() Tdir.cpp:241  0x100f74000 + 109278140
12  smoba                         	0x00000001077b078c NApollo::CTdir::UpdateSession(int) Tdir.cpp:622  0x100f74000 + 109299596
13  smoba                         	0x00000001077b4b74 NApollo::CTdir::Query(int) Tdir.cpp:1005  0x100f74000 + 109316980
14  smoba                         	0x00000001077a9b68 tcls_query TdirAdapter.cpp:79  0x100f74000 + 109271912
...
47  smoba                         	0x000000010102bc3c -[UnityAppController(Rendering) repaintDisplayLink] UnityAppController+Rendering.mm:86  0x100f74000 + 752700
48  QuartzCore                    	0x00000001a12c36fc 0x1a12af000 + 83708
49  QuartzCore                    	0x00000001a139ca80 0x1a12af000 + 973440
50  CoreFoundation                	0x000000019df48dd0 0x19decc000 + 511440
51  CoreFoundation                	0x000000019df6dfe8 0x19decc000 + 663528
52  CoreFoundation                	0x000000019df6d378 0x19decc000 + 660344
53  CoreFoundation                	0x000000019df6708c 0x19decc000 + 635020
54  CoreFoundation                	0x000000019df6621c 0x19decc000 + 631324
55  GraphicsServices              	0x00000001b5b30784 0x1b5b2d000 + 14212
56  UIKitCore                     	0x00000001a09a6ee8 0x19fdde000 + 12357352
57  UIKitCore                     	0x00000001a09ac75c 0x19fdde000 + 12379996
58  smoba                         	0x0000000101023c24 main main.mm:54  0x100f74000 + 719908
59  libdyld.dylib                 	0x000000019dc266b0 0x19dc25000 + 5808

Thread 1 name:  Dispatch queue: com.unity3d.WebOperationQueue (QOS: UNSPECIFIED)
...
...
Thread 84 name:  AURemoteIO::IOThread

Thread 0 crashed with ARM Thread State (64-bit):
    x0: 0x0000000000000004   x1: 0x0000000000000000   x2: 0x0000000000000000   x3: 0x000000016ee7b480
    x4: 0x0000000000000001   x5: 0x000000016ee7b450   x6: 0x0000000000000001   x7: 0x0000000000000000
    x8: 0x00000001103db96c   x9: 0x0000000200ed1110  x10: 0x000000016ee7b508  x11: 0x000000016ee7b4b0
   x12: 0x00000000016e3600  x13: 0x0000000000002519  x14: 0x000000000000c500  x15: 0x0000c40000000000
   x16: 0x000000000000016b  x17: 0x0000000000000001  x18: 0x00000001543bd6ec  x19: 0x0000000200ed9118
   x20: 0x0000000000000035  x21: 0x0000000000000000  x22: 0x000000016ee7b9b8  x23: 0x0000000000000001
   x24: 0x0000000000000002  x25: 0x0000000000000000  x26: 0x00000001f6f96000  x27: 0x0000000000008000
   x28: 0x000000016ee7b5f0   fp: 0x000000016ee7b5c0   lr: 0x00000001a738e9ac
    sp: 0x000000016ee7b370   pc: 0x00000001cbf43230 cpsr: 0x20000000
   esr: 0x56000080  Address size fault

Binary Images:
0x100f74000 - 0x10a44ffff smoba arm64  <f5c7f02ecdbf32cab58577ce6a852e85> /var/containers/Bundle/Application/577A1753-544D-47BE-BB3F-4AD59932544B/smoba.app/smoba
0x110330000 - 0x11039ffff dyld arm64e  <1f4d7499ee603c5d9d542cd29e4e537c> /usr/lib/dyld
...

注意 Binary Images 下的第一行，包含了 app 主框架的 load address（示例：0x100f74000），CPU 架构（示例：arm64），UUID （示例：f5c7f02ecdbf32cab58577ce6a852e85）。

新格式堆栈还原信息（iOS 15及以上）

还原后的 crash 文件包含两段 json 信息，第一段包含 app 相关信息，第二段包含异常堆栈信息，如下：

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{
    "app_name":"example",
    "timestamp":"2022-05-13 17:12:50.00 +0800",
    "app_version":"18.1.11",
    "slice_uuid":"df7fde00-c67e-3903-a933-a0c30af58a18",
    "build_version":"1",
    "platform":2,
    "bundleID":"com.tencent.itop.example",
    "share_with_app_devs":1,
    "is_first_party":0,
    "bug_type":"309",
    "os_version":"iPhone OS 15.4.1 (19E258)",
    "incident_id":"0C6A9E99-8A92-4AF8-BE28-E21D5BD86D9D",
    "name":"example"
}
  • slice_uuid, app 的 Build ID，可以通过此 ID 与对应的 dSYM 符号表进行匹配。
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        ]
    }
}
  • exception, 崩溃信息。可以获取到崩溃类型等信息。
  • faultingThread，崩溃线程序号。从0开始计数。
  • threads，线程堆栈信息。其中崩溃线程会带有 “triggered”:true 标识。
  • usedImages，二进制信息。可以获取到崩溃二进制段的偏移信息。

常见的 Exception

Mach Exception Type Signal 说明
EXC_BAD_ACCESS SIGSEGV、SIGBUS 非法访问，通常由于访问了不该访问的内存导致
EXC_BAD_INSTRUCTION SIGILL 非法指令，通常与特定非法或未定义指令或操作数相关
EXC_BREAKPOINT SIGTRAP 跟踪陷阱中断进程
EXC_ARITHMETIC SIGFPE 崩溃的线程执行了无效的算术运算（如除0）
EXC_CRASH SIGABRT、SIGKILL、SIGQUIT 进程收到中止信号

SIGSEGV

访问了无效地址。一般是由于内存地址不合法导致，例如访问未申请的虚拟内存地址（空指针，未初始化指针，栈溢出），或者写入没有写权限的内存。子码可能有以下几种：

  • KERN_INVALID_FAILURE：试图访问未映射的内存导致的，包括访问数据和取指令。
  • KERN_PROTECTION_FAILURE：试图使用受保护的有效内存地址导致的，包括只读内存区域或不可执行内存区域。

SIGBUS

访问了有效地址，但总线访问异常。一般是由于地址未对齐导致的，例如内存地址对齐出错，或者试图执行没有权限的代码地址。子码有以下几种情况：

  • KERN_MEMORY_ERROR：试图访问当时无法返回数据的内存，如内存映射文件不可用。
  • EXC_ARM_DA_ALIGN：试图访问没有正确对齐的内存。此异常代码很少见，因为64位ARM CPU可处理未对齐的数据。但是，如果内存地址既未对齐又位于未映射的内存区域中，则可能会看到此异常子类型。

SIGABRT

进程调用了abort函数，例如，当应用遇到未捕获的Objective-C或C++异常。SIGABRT等价于”kill -6”，它是用来杀死正在运行的进程，可以被捕获，但不能阻塞。

SIGKILL

此信号表示系统中止进程，通常是调用函数exit()或kill(9)产生。SIGKILL等价于”kill -9”，它是用来杀死僵尸进程；不能被捕获或忽略，接受进程也不能在收到此信号后做任何清理操作。

SIGKILL 时，崩溃报告会包含代表中止原因的编码：

Exception Code 说明
0x8badf00d ate bad food，系统监视程序 watch dog 中止无响应应用。（如主线程进行网络请求）
0xbaaaaaad bad，表示这个crash文件是系统的stackshot，并不是crash report，可以通过按住home+voice按键生成
0xc00010ff cool off，系统由于过热保护中止应用，通常与特定的手机和环境有关。
0xdead10cc dead lock，系统中止在后台期间一直保持占用系统资源的应用（进程在suspend期间保持在文件锁或SQLite数据库锁）。
0xbaadca11 bad all，系统由于应用在响应PushKit通知时无法报告CallKit呼叫而中止它。
0xbad22222 系统由于VoIP应用恢复太频繁而中止程序。（后台调用网络TCP连接被唤醒太多次，例如 300 秒内 15 次，就会导致此崩溃）
0xbada5e47 系统可能由于你启动了过多了后台任务而中止你的应用。
0xdeadfa11 dead fall，程序无响应用户强制关闭（在程序bug造成系统无响应时长按电源键，出现关机确认画面时按下Home键关闭当前程序）

ILL_ILLTRP：ILL_ILLTRP at 0xxxxx通常是二进制出错，典型比如app升级前后二进制缓存出错。

看门狗 Watchdog

“看门狗”(watchdog)的机制是为了防止一个应用占用过多的系统资源。在不同的场景下，“看门狗”会监测应用的性能。如果超出了该场景所规定的运行时间，“看门狗”就会强制终结这个应用的进程。

在生命周期的不同阶段，触发看门狗机制的超时时间是不一样的。

生命周期 超时时间
启动 Launch 20s
恢复 Resume 10s
悬挂 Suspend 10s
退出 Quit 6s
后台 Background 10min

在连接 Xcode 调试时为了便于调试，系统会暂时禁用掉 Watchdog，所以此类问题的发现需要使用正常的启动模式。

扩展：LC_SEGMENT

Mach-O文件的主要功能在于加载命令（load command），加载命令紧跟在文件头之后。

LC_SEGMENT(或LC_SEGMENT_64)命令是最主要的加载命令， 用于将segment直接从Mach-O二进制文件加载到内存中。对于每一个段，将文件中相对应的内容加载到内存中：从偏移量为fileoff处加载 filesize 字节到虚拟内存地址 vmaddr 处的 vmsize 字节。

一条LC_SEGMENT命令都提供了段布局的所有必要细节信息，如下表：
LC_SEGMENT

_PAGEZERO段（空指针陷阱）、_TEXT段（程序代码）、_DATA段（程序数据）和_LINKEDIT（链接器使用的符号和其他表）段提供了 LC_SEGMENT 命令。段也可以进一步分解为区(section)。

Mach-O可执行文件中常见的段和区：
MACHO_SEGMENT

常用工具

https://github.com/answer-huang/dSYMTools
https://github.com/Zuikyo/iOS-System-Symbols

参考资料

https://ctinusdev.github.io/2017/08/27/Mach-OBasis_Loadcommand/
https://developer.apple.com/library/archive/qa/qa1592/_index.html
https://developer.apple.com/documentation/xcode/diagnosing-issues-using-crash-reports-and-device-logs
https://developer.apple.com/documentation/xcode/understanding-the-exception-types-in-a-crash-report
https://developer.apple.com/documentation/xcode/adding-identifiable-symbol-names-to-a-crash-report#Symbolicate-the-Crash-Report-in-Xcode