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linux C用户态调试追寻函数调用仓库以及定位段过错

linux C用户态调试追踪函数调用堆栈以及定位段错误-一般察看函数运行时堆栈的方法是使用GDB(bt命令)之类的外部调试器,但是,有些时候为了分析程序的BUG,(主要针对长时间运行程序的分析),在程序出错时打印出函数的调用堆栈是非常有用的。

一般观察函数运转时仓库的办法是运用GDB(bt指令)之类的外部调试器,可是,有些时分为了剖析程序的BUG,(首要针对长期运转程序的剖析),在程序犯错时打印出函数的调用仓库对错常有用的。

在glibc头文件”execinfo.h”中声明晰三个函数用于获取当时线程的函数调用仓库。

int backtrace(void **buffer,int size)

该函数用于获取当时线程的调用仓库,获取的信息将会被存放在buffer中,它是一个指针列表。参数 size 用来指定buffer中能够保存多少个void* 元素。函数回来值是实践获取的指针个数,最大不超越size巨细

在buffer中的指针实践是从仓库中获取的回来地址,每一个仓库结构有一个回来地址

留意:某些编译器的优化选项对获取正确的调用仓库有搅扰,别的内联函数没有仓库结构;删去结构指针也会导致无法正确解析仓库内容

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

backtrace_symbols将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组. 参数buffer应该是从backtrace函数获取的指针数组,size是该数组中的元素个数(backtrace的回来值)

函数回来值是一个指向字符串数组的指针,它的巨细同buffer相同.每个字符串包含了一个相对于buffer中对应元素的可打印信息.它包含函数名,函数的偏移地址,和实践的回来地址

现在,只要运用ELF二进制格局的程序才干获取函数称号和偏移地址.在其他体系,只要16进制的回来地址能被获取.别的,你或许需求传递相应的符号给链接器,以能支撑函数名功用(比方,在运用GNU ld链接器的体系中,你需求传递(-rdynamic), -rdynamic可用来告诉链接器将一切符号添加到动态符号表中,假如你的链接器支撑-rdynamic的话,主张将其加上!)

该函数的回来值是经过malloc函数请求的空间,因而调用者有必要运用free函数来开释指针.

留意:假如不能为字符串获取满足的空间函数的回来值将会为NULL

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

backtrace_symbols_fd与backtrace_symbols 函数具有相同的功用,不同的是它不会给调用者回来字符串数组,而是将成果写入文件描述符为fd的文件中,每个函数对应一行.它不需求调用malloc函数,因而适用于有或许调用该函数会失利的状况

下面是glibc中的实例(稍有修正):

1 #include 2 #include 3 #include 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 }

输出如下:

Obtained 4 stack frames.
./execinfo() [0x80484dd]
./execinfo() [0x8048549]
./execinfo() [0x8048556]
/lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3) [0x70a113]

咱们还能够运用这backtrace来定位段过错方位。

一般状况系,程序产生段过错时体系会发送SIGSEGV信号给程序,缺省处理是退出函数。咱们能够运用 signal(SIGSEGV, &your_function);函数来接收SIGSEGV信号的处理,程序在产生段过错后,主动调用咱们准备好的函数,然后在那个函数里来获取当时函数调用栈。

举例如下:

1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #include 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 }

编译程序:
gcc -g -rdynamic test.c -o test; ./test
输出如下:

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]

接着:
objdump -d test > test.s
在test.s中查找804888c如下:

8048884 :
8048884: 55 push %ebp
8048885: 89 e5 mov %esp, %ebp
8048887: e8 eb ff ff ff call 8048877
804888c: 5d pop %ebp
804888d: c3 ret

其间80488c时调用(call 8048877)C函数后的地址,尽管并没有直接定位到C函数,经过汇编代码, 根本能够推出是C函数出问题了(pop指令不会导致段过错的)。
咱们也能够经过addr2line来检查

addr2line 0x804888c -e backstrace_debug -f

输出:

func_b
/home/astrol/c/backstrace_debug.c:57

 

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