http://www.linuxidc.com/Linux/2012-11/73470.htm
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序的BUG,(主要針對長時間運行程序的分析),在程序出錯時打印出函數的調用堆棧是非常有用的。
在glibc頭文件"execinfo.h"中聲明了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
注意: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符串數組. 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符串數組的指針,它的大小同buffer相同.每個字符串包含了一個相對於buffer中對應元素的可打印信息.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二進制格式的程序才能獲取函數名稱和偏移地址.在其他系統,只有16進制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.
注意:如果不能為字符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符串數組,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
下面是glibc中的實例(稍有修改):
#include <execinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* Obtain a backtrace and print it to @code{stdout}. */
void print_trace (void)
{
void *array[10];
size_t size;
char **strings;
size_t i;
size = backtrace (array, 10);
strings = backtrace_symbols (array, size);
if (NULL == strings)
{
perror("backtrace_synbols");
Exit(EXIT_FAILURE);
}
printf ("Obtained %zd stack frames.\n", size);
for (i = 0; i < size; i++)
printf ("%s\n", strings[i]);
free (strings);
strings = NULL;
}
/* A dummy function to make the backtrace more interesting. */
void dummy_function (void)
{
print_trace ();
}
int main (int argc, char *argv[])
{
dummy_function ();
return 0;
}
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,程序發生段錯誤時系統會發送SIGSEGV信號給程序,缺省處理是退出函數。我們可以使用 signal(SIGSEGV, &your_function);函數來接管SIGSEGV信號的處理,程序在發生段錯誤後,自動調用我們准備好的函數,從而在那個函數裡來獲取當前函數調用棧。
舉例如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>
#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
void dump(int signo)
{
void *buffer[30] = {0};
size_t size;
char **strings = NULL;
size_t i = 0;
size = backtrace(buffer, 30);
fprintf(stdout, "Obtained %zd stack frames.nm\n", size);
strings = backtrace_symbols(buffer, size);
if (strings == NULL)
{
perror("backtrace_symbols.");
exit(EXIT_FAILURE);
}
for (i = 0; i < size; i++)
{
fprintf(stdout, "%s\n", strings[i]);
}
free(strings);
strings = NULL;
exit(0);
}
void func_c()
{
*((volatile char *)0x0) = 0x9999;
}
void func_b()
{
func_c();
}
void func_a()
{
func_b();
}
int main(int argc, const char *argv[])
{
if (signal(SIGSEGV, dump) == SIG_ERR)
perror("can't catch SIGSEGV");
func_a();
return 0;
}
編譯程序:
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,通過匯編代碼, 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