一般察看函數運行時堆棧的方法是使用GDB（bt命令）之類的外部調試器,但是,有些時候為了分析程式的BUG,(主要針對長時間運行程式的分析),在程式出錯時列印出函數的調用堆棧是非常有用的。 在glibc頭文件"execinfo.h"中聲明瞭三個函數用於獲取當前線程的函數調用堆棧。 int backtr ...
一般察看函數運行時堆棧的方法是使用GDB（bt命令）之類的外部調試器,但是,有些時候為了分析程式的BUG,(主要針對長時間運行程式的分析),在程式出錯時列印出函數的調用堆棧是非常有用的。
在glibc頭文件"execinfo.h"中聲明瞭三個函數用於獲取當前線程的函數調用堆棧。
int backtrace(void **buffer,int size)
該函數用於獲取當前線程的調用堆棧,獲取的信息將會被存放在buffer中,它是一個指針列表。參數 size 用來指定buffer中可以保存多少個void* 元素。函數返回值是實際獲取的指針個數,最大不超過size大小
在buffer中的指針實際是從堆棧中獲取的返回地址,每一個堆棧框架有一個返回地址
註意:某些編譯器的優化選項對獲取正確的調用堆棧有干擾,另外內聯函數沒有堆棧框架;刪除框架指針也會導致無法正確解析堆棧內容
char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size)
backtrace_symbols將從backtrace函數獲取的信息轉化為一個字元串數組. 參數buffer應該是從backtrace函數獲取的指針數組,size是該數組中的元素個數(backtrace的返回值)
函數返回值是一個指向字元串數組的指針,它的大小同buffer相同.每個字元串包含了一個相對於buffer中對應元素的可列印信息.它包括函數名，函數的偏移地址,和實際的返回地址
現在,只有使用ELF二進位格式的程式才能獲取函數名稱和偏移地址.在其他系統,只有16進位的返回地址能被獲取.另外,你可能需要傳遞相應的符號給鏈接器,以能支持函數名功能(比如,在使用GNU ld鏈接器的系統中,你需要傳遞(-rdynamic)， -rdynamic可用來通知鏈接器將所有符號添加到動態符號表中，如果你的鏈接器支持-rdynamic的話，建議將其加上！)
該函數的返回值是通過malloc函數申請的空間,因此調用者必須使用free函數來釋放指針.
註意:如果不能為字元串獲取足夠的空間函數的返回值將會為NULL
void backtrace_symbols_fd (void *const *buffer, int size, int fd)
backtrace_symbols_fd與backtrace_symbols 函數具有相同的功能,不同的是它不會給調用者返回字元串數組,而是將結果寫入文件描述符為fd的文件中,每個函數對應一行.它不需要調用malloc函數,因此適用於有可能調用該函數會失敗的情況
下麵是glibc中的實例（稍有修改）：
1 #include <execinfo.h> 2 #include <stdio.h> 3 #include <stdlib.h> 4 5 /* Obtain a backtrace and print it to @code{stdout}. */ 6 void print_trace (void) 7 { 8 void * array[10]; 9 size_t size; 10 char ** strings; 11 size_t i; 12 13 size = backtrace(array, 10); 14 strings = backtrace_symbols (array, size); 15 if (NULL == strings) 16 { 17 perror("backtrace_synbols"); 18 Exit(EXIT_FAILURE); 19 } 20 21 printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size); 22 23 for (i = 0; i < size; i++) 24 printf ("%s\n", strings[i]); 25 26 free (strings); 27 strings = NULL; 28 } 29 30 /* A dummy function to make the backtrace more interesting. */ 31 void dummy_function (void) 32 { 33 print_trace (); 34 } 35 36 int main (int argc, char *argv[]) 37 { 38 dummy_function (); 39 return 0; 40 }
輸出如下：
Obtained 4 stack frames.
./execinfo() [0x80484dd]
./execinfo() [0x8048549]
./execinfo() [0x8048556]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3) [0x70a113]
我們還可以利用這backtrace來定位段錯誤位置。
通常情況系，程式發生段錯誤時系統會發送SIGSEGV信號給程式，預設處理是退出函數。我們可以使用 signal(SIGSEGV, &your_function);函數來接管SIGSEGV信號的處理，程式在發生段錯誤後，自動調用我們準備好的函數，從而在那個函數里來獲取當前函數調用棧。
舉例如下：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #include <stddef.h> 4 #include <execinfo.h> 5 #include <signal.h> 6 7 void dump(int signo) 8 { 9 void *buffer[30] = {0}; 10 size_t size; 11 char **strings = NULL; 12 size_t i = 0; 13 14 size = backtrace(buffer, 30); 15 fprintf(stdout, "Obtained %zd stack frames.nm\n", size); 16 strings = backtrace_symbols(buffer, size); 17 if (strings == NULL) 18 { 19 perror("backtrace_symbols."); 20 exit(EXIT_FAILURE); 21 } 22 23 for (i = 0; i < size; i++) 24 { 25 fprintf(stdout, "%s\n", strings[i]); 26 } 27 free(strings); 28 strings = NULL; 29 exit(0); 30 } 31 32 void func_c() 33 { 34 *((volatile char *)0x0) = 0x9999; 35 } 36 37 void func_b() 38 { 39 func_c(); 40 } 41 42 void func_a() 43 { 44 func_b(); 45 } 46 47 int main(int argc, const char *argv[]) 48 { 49 if (signal(SIGSEGV, dump) == SIG_ERR) 50 perror("can't catch SIGSEGV"); 51 func_a(); 52 return 0; 53 }
編譯程式：
gcc -g -rdynamic test.c -o test; ./test
輸出如下：
Obtained6stackframes.nm
./backstrace_debug(dump+0x45)[0x80487c9]
[0x468400]
./backstrace_debug(func_b+0x8)[0x804888c]
./backstrace_debug(func_a+0x8)[0x8048896]
./backstrace_debug(main+0x33)[0x80488cb]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3)[0x129113]
接著：
objdump -d test > test.s
在test.s中搜索804888c如下：
8048884 <func_b>:
8048884: 55 push %ebp
8048885: 89 e5 mov %esp, %ebp
8048887: e8 eb ff ff ff call 8048877 <func_c>
804888c: 5d pop %ebp
804888d: c3 ret
其中80488c時調用（call 8048877）C函數後的地址，雖然並沒有直接定位到C函數，通過彙編代碼， 基本可以推出是C函數出問題了（pop指令不會導致段錯誤的）。
我們也可以通過addr2line來查看
addr2line 0x804888c -e backstrace_debug -f
輸出：
func_b
/home/astrol/c/backstrace_debug.c:57
參考鏈接: http://blog.csdn.net/jasonchen_gbd/article/details/44066815
參考代碼: https://github.com/castoz/backtrace
