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在Linux下如何在程式中獲得當前呼叫棧資訊

主要使用backtrace和backtrace_symbols兩個函式。
  1. #include
  2. #include
  3. using namespace std;

 //返回當前堆疊呼叫列表

  1. string print_trace(int fd, int filter_first_lines)
  2. {
  3.     void *array[MAX_STACK_LAYERS];
  4.     size_t size;
  5.     char **strings;
  6.     size_t i;
  7.     string strRet("");
  8.     size = backtrace (array, MAX_STACK_LAYERS);
  9.     strings =
     backtrace_symbols (array, size);
  10.     for (= 0; i < size; i++)
  11.     {
  12.         if(< filter_first_lines)
  13.             continue;
  14.         if(fd > 0)
  15.         {
  16.             write(fd, strings[i], strlen(strings[i]));
  17.             write(fd, "\n", 1);
  18.         }
  19.         strRet.append(strings[i]);
  20.         if(<
     size-1)
  21.             strRet.append(1, '\n'); 
  22.     }
  23.     if(fd > 0)
  24.         write(fd, "\n", 1);
  25.     free (strings);
  26.     return strRet;
  27. }
一個示例輸出結果是:
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_Z11print_tracei+0x5c) [0x81798e4]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_ZN10MemTracker16RetriveCallStackEiRSs+0x2d) [0x8179ab5]

/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_ZN10MemTracker9AddRecordEjPvi+0xc1) [0x817a9b7]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_Znwj+0x5b) [0x817b02d]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_Z19IWCreateNotesThreadP17IWNotesThreadInfo+0x5b) [0x80bfc63]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_Z11IWNotesMainR14LNNotesSessioniPPc+0x525) [0x81624af]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(_Z6iwmainiPPc13iwmain_errors+0x83) [0x8162a01]
/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent(main+0x41) [0x8162b79]
/lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xdc) [0x2e5e9c]

/opt/ibm/lotus801/lotus/notes/80010/linux/iwagent [0x806c7c1]

一般察看函式執行時堆疊的方法是使用GDB(bt命令)之類的外部偵錯程式,但是,有些時候為了分析程式的BUG,(主要針對長時間執行程式的分析),在程式出錯時打印出函式的呼叫堆疊是非常有用的。

在glibc標頭檔案"execinfo.h"中聲明瞭三個函式用於獲取當前執行緒的函式呼叫堆疊。

int backtrace(void **buffer,int size) 

該函式用於獲取當前執行緒的呼叫堆疊,獲取的資訊將會被存放在buffer中,它是一個指標列表。引數 size 用來指定buffer中可以儲存多少個void* 元素。函式返回值是實際獲取的指標個數,最大不超過size大小

在buffer中的指標實際是從堆疊中獲取的返回地址,每一個堆疊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呼叫堆疊有干擾,另外行內函數沒有堆疊框架;刪除框架指標也會導致無法正確解析堆疊內容

char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size) 

backtrace_symbols將從backtrace函式獲取的資訊轉化為一個字串陣列. 引數buffer應該是從backtrace函式獲取的指標陣列,size是該陣列中的元素個數(backtrace的返回值)

函式返回值是一個指向字串陣列的指標,它的大小同buffer相同.每個字串包含了一個相對於buffer中對應元素的可列印資訊.它包括函式名,函式的偏移地址,和實際的返回地址

現在,只有使用ELF二進位制格式的程式才能獲取函式名稱和偏移地址.在其他系統,只有16進位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連結器,以能支援函式名功能(比如,在使用GNU ld連結器的系統中,你需要傳遞(-rdynamic), -rdynamic可用來通知連結器將所有符號新增到動態符號表中,如果你的連結器支援-rdynamic的話,建議將其加上!)

該函式的返回值是通過malloc函式申請的空間,因此呼叫者必須使用free函式來釋放指標.

注意:如果不能為字串獲取足夠的空間函式的返回值將會為NULL

void backtrace_symbols_fd (void *const *buffer, int size, int fd) 

backtrace_symbols_fd與backtrace_symbols 函式具有相同的功能,不同的是它不會給呼叫者返回字串陣列,而是將結果寫入檔案描述符為fd的檔案中,每個函式對應一行.它不需要呼叫malloc函式,因此適用於有可能呼叫該函式會失敗的情況
 
下面是glibc中的例項(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。

獲得的[0x80484dd] 等資訊都可以通過 addr2line工具轉換為檔案的行號

例如:

./test1() [0x40285a]
./test1() [0x401bb9]
./test1() [0x4012bd]
./test1() [0x400dc8]
/lib64/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0x7f2f2c453c36]
./test1() [0x400ba9]

#addr2line -e test1 0x40285a

則會顯示:/usr/local/src/log/log.c:516  表示是哪個檔案的哪一行,通過該檔案我們就可以找到呼叫的是什麼函式

注意:上面的test1在編譯時必須新增-g選項,否則不會顯示行號,會出現以下情況:

例如:

#addr2line -e test1 0x40285a

顯示以下資訊:
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