NDK开发中为什么除以0程序不崩溃?
我们都知道不管是在Java还是在C++程序中,下面这段代码都会导致程序错误:
int x = 10;
int y = x / 0;
...
但是我今天发现了一个比较神奇的事情,把这段代码写成native方法后在Java层调用,竟然没有导致App崩溃,代码是这样子的:
#include <jni.h>
#include "logger.h"
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT void JNICALL test_crash(JNIEnv *env, jobject /* this */) {
int x = 10;
int y = x / 0;
LOGD("crash %d", y);
}
#ifdef __cplusplus
}
#endif
Java层很简单,我保证没有try-catch,而且Log打印出来y的值竟然是0,这完全颠覆我三观。
怀疑人生的我把这两行关键代码放到原生的C++编译器中编译并运行,妥妥地报错:
为什么在Android手机上就不会导致crash呢?于是我验证了一下是不是异常机制有什么问题,直接这样写native代码:
JNIEXPORT void JNICALL test_crash(JNIEnv *env, jobject /* this */) {
// int x = 10;
// int y = x / 0;
// LOGD("crash %d", y);
throw "Crash!!!"; // 手动抛异常
}
还好没有毁三观,App顺利地crash了,所以异常机制是正常的。
那么就说明除0操作在我的手机上没有导致异常抛出,唯一能想到的就是汇编指令不同了,毕竟电脑CPU是x86-64架构的,手机是arm的,二者指令集不同。
验证方法当然就是利用NDK工具和so文件生成汇编代码,看看是不是arm架构下根本就不用除法指令。
1、先build一下Android工程,然后找到so文件:
可以把它们暂时拷贝出来待用。
2、进入NDK工具链目录(前提是在SDK Manager中下载了NDK相关的工具),下面是Linux终端命令操作:
$ cd Android/Sdk/ndk-bundle/toolchains/
$ ls
aarch64-linux-android-4.9 arm-linux-androideabi-4.9 llvm renderscript x86-4.9 x86_64-4.9
可以发现toolchains下面有4种架构的工具包,对于build出来的4个so文件,这里我们只测试x86-64和arm的。
3、以前者为例,于是进入相关目录,找到xxx-linux-android-objdump工具,然后生成汇编指令:
$ cd x86_64-4.9/prebuilt/linux-x86_64/bin
$ ./x86_64-linux-android-objdump -dx libnative-lib.so > test.txt
这里我已经把刚才的so文件拷贝到工具同目录了,所以命令才能直接这么写。
4、其它架构的操作和上述几步一致,但一定要对应解析正确的so文件,不然objdump会提示错误。
5、打开刚才生成的汇编txt文本,搜索我们最开始写的那个test_crash方法,发现在x86-64架构中:
0000000000013960 <test_crash>:
13960: 55 push %rbp
13961: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
13964: 31 c0 xor %eax,%eax
13966: c7 45 fc 0a 00 00 00 movl $0xa,-0x4(%rbp)
1396d: 8b 4d fc mov -0x4(%rbp),%ecx
13970: 89 45 f4 mov %eax,-0xc(%rbp)
13973: 89 c8 mov %ecx,%eax
13975: 99 cltd
13976: 8b 4d f4 mov -0xc(%rbp),%ecx
13979: f7 f9 idiv %ecx // idiv表示有符号数除法
1397b: 89 45 f8 mov %eax,-0x8(%rbp)
1397e: 5d pop %rbp
1397f: c3 retq
然鹅,在arm的汇编指令中:
0000cb1c <test_crash>:
cb1c: b082 sub sp, #8
cb1e: 200a movs r0, #10
cb20: 9001 str r0, [sp, #4]
cb22: b002 add sp, #8
cb24: 4770 bx lr
...
发现没有div相关的指令,看来果然是不一样啊。
如果真是如此,那么x86-64架构的Android手机,肯定就会出现除0错误,于是我打开了一个x86-64的谷歌亲儿子模拟器,运行程序,还真崩掉了,但在arm架构的机器上,就不会崩。我手机是高通的CPU,正好也就是arm架构的。
这么说来,还真是印证了复杂指令集和精简指令集啊哈哈,你看看上面同样的代码实现,指令数却完全不同。
后来,去Goggle一查,才发现arm体系结构本身就不包含除法运算硬件,是靠函数实现的,看来是我孤陋寡闻了:
GCC ARM cortex-m0 除0问题
ARM的除法运算优化策略
高效的C编程之:除法运算
还没完,上面解释的只是arm架构,还有arm64呢(目前主流的骁龙845/855等等都是)?先看看汇编指令:
00000000000131b8 <test_crash>:
131b8: d10043ff sub sp, sp, #0x10
131bc: 52800148 mov w8, #0xa // #10
131c0: 52800009 mov w9, #0x0 // #0
131c4: b9000fe8 str w8, [sp,#12]
131c8: b9400fe8 ldr w8, [sp,#12]
131cc: 1ac90d08 sdiv w8, w8, w9 // sdiv表示有符号数除法
131d0: b9000be8 str w8, [sp,#8]
131d4: 910043ff add sp, sp, #0x10
131d8: d65f03c0 ret
咦?怎么arm64架构又有除法指令(sdiv指令文档)了?那怎么除以0也不造成崩溃呢?
看了看arm官方的文档之后:
可以发现,指令有一个标志位DZ,叫Divide by Zero fault enable bit,默认为0,即当除以0时不带出异常,而是返回0(这就解释了我们最开始为什么打log值是0),如果设为1,才会抛异常。
此外,在ARM 架构的运行时 ABI文档中,也看到了类似的解释,说明除0抛不抛异常,取决于函数的不同实现:
哦对,要查看自己手机的CPU信息,可以用adb命令哦:
adb shell cat /proc/cpuinfo
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