Linux中堆棧的示例分析

這篇文章給大家分享的是有關Linux中堆棧的示例分析的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

用下面的程序作為例子：

void a() {     //stopped here } void b() {      a(); } void c() {      a(); } int main() {     b();     c(); }

如果調試器停在 //stopped here'  這行，那么有兩種方法可以達到：main->b->a或main->c->a`。如果我們用 LLDB  設置一個斷點，繼續執行并請求一個回溯，那么我們將得到以下內容：

* frame #0: 0x00000000004004da a.out`a() + 4 at bt.cpp:3   frame #1: 0x00000000004004e6 a.out`b() + 9 at bt.cpp:6   frame #2: 0x00000000004004fe a.out`main + 9 at bt.cpp:14   frame #3: 0x00007ffff7a2e830 libc.so.6`__libc_start_main + 240 at libc-start.c:291   frame #4: 0x0000000000400409 a.out`_start + 41

這說明我們目前在函數 a 中，a 從函數 b 中跳轉，b 從 main 中跳轉等等。***兩個幀是編譯器如何引導 main 函數的。

現在的問題是我們如何在 x86_64 上實現。最穩健的方法是解析 ELF 文件的 .eh_frame  部分，并解決如何從那里展開堆棧，但這會很痛苦。你可以使用 libunwind  或類似的來做，但這很無聊。相反，我們假設編譯器以某種方式設置了堆棧，我們將手動遍歷它。為了做到這一點，我們首先需要了解堆棧的布局。

    High |   ...   | +---------+ |  Arg 1  | +---------+ |  Arg 2  | +---------+ | Return  | +---------+ |Saved EBP| +---------+ |  Var 1  | +---------+ |  Var 2  | +---------+ |   ...   |     Low

如你所見，***一個堆棧幀的幀指針存儲在當前堆棧幀的開始處，創建一個鏈接的指針列表。堆棧依據這個鏈表解開。我們可以通過查找 DWARF  信息中的返回地址來找出列表中下一幀的函數。一些編譯器將忽略跟蹤 EBP 的幀基址，因為這可以表示為 ESP  的偏移量，并可以釋放一個額外的寄存器。即使啟用了優化，傳遞 -fno-omit-frame-pointer 到 GCC 或 Clang  會強制它遵循我們依賴的約定。

我們將在 print_backtrace 函數中完成所有的工作：

void debugger::print_backtrace() {

首先要決定的是使用什么格式打印出幀信息。我用了一個 lambda 來推出這個方法：

auto output_frame = [frame_number = 0] (auto&& func) mutable {     std::cout << "frame #" << frame_number++ << ": 0x" << dwarf::at_low_pc(func)               << ' ' << dwarf::at_name(func) << std::endl; };

打印輸出的***幀是當前正在執行的幀。我們可以通過查找 DWARF 中的當前程序計數器來獲取此幀的信息：

auto current_func = get_function_from_pc(get_pc());     output_frame(current_func);

接下來我們需要獲取當前函數的幀指針和返回地址。幀指針存儲在 rbp 寄存器中，返回地址是從幀指針堆棧起的 8 字節。

auto frame_pointer = get_register_value(m_pid, reg::rbp); auto return_address = read_memory(frame_pointer+8);

現在我們擁有了展開堆棧所需的所有信息。我只需要繼續展開，直到調試器*** main，但是當幀指針為 0x0 時，你也可以選擇停止，這些是你在調用 main  函數之前調用的函數。我們將從每幀抓取幀指針和返回地址，并打印出信息。

while (dwarf::at_name(current_func) != "main") {         current_func = get_function_from_pc(return_address);         output_frame(current_func);         frame_pointer = read_memory(frame_pointer);         return_address = read_memory(frame_pointer+8);     } }

就是這樣!以下是整個函數：

void debugger::print_backtrace() {     auto output_frame = [frame_number = 0] (auto&& func) mutable {         std::cout << "frame #" << frame_number++ << ": 0x" << dwarf::at_low_pc(func)                   << ' ' << dwarf::at_name(func) << std::endl;     };     auto current_func = get_function_from_pc(get_pc());     output_frame(current_func);     auto frame_pointer = get_register_value(m_pid, reg::rbp);     auto return_address = read_memory(frame_pointer+8);     while (dwarf::at_name(current_func) != "main") {         current_func = get_function_from_pc(return_address);         output_frame(current_func);         frame_pointer = read_memory(frame_pointer);         return_address = read_memory(frame_pointer+8);     } }

添加命令

當然，我們必須向用戶公開這個命令。

else if(is_prefix(command, "backtrace")) {     print_backtrace(); }

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