嵌入式 linux下利用backtrace追踪函数调用堆栈以及定位段错误
嵌入式 linux下利用backtrace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。
在glibc头文件"execinfo.h"中声明了三个函数用于获取当前线程的函数调用堆栈。
- int backtrace(void **buffer,int size)
- <span style="font-size:12px;">int backtrace(void **buffer,int size)</span>
该函数用于获取当前线程的调用堆栈,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中可以保存多少个void* 元素。函数返回值是实际获取的指针个数,最大不超过size大小
在buffer中的指针实际是从堆栈中获取的返回地址,每一个堆栈框架有一个返回地址
注意:某些编译器的优化选项对获取正确的调用堆栈有干扰,另外内联函数没有堆栈框架;删除框架指针也会导致无法正确解析堆栈内容
- char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size)
- <span style="font-size:12px;">char ** backtrace_symbols (void *const *buffer, int size)</span>
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的返回值)
函数返回值是一个指向字符串数组的指针,它的大小同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.它包括函数名,函数的偏移地址,和实际的返回地址
现在,只有使用ELF二进制格式的程序才能获取函数名称和偏移地址.在其他系统,只有16进制的返回地址能被获取.另外,你可能需要传递相应的符号给链接器,以能支持函数名功能(比如,在使用GNU ld链接器的系统中,你需要传递(-rdynamic), -rdynamic可用来通知链接器将所有符号添加到动态符号表中,如果你的链接器支持-rdynamic的话,建议将其加上!)
该函数的返回值是通过malloc函数申请的空间,因此调用者必须使用free函数来释放指针.
注意:如果不能为字符串获取足够的空间函数的返回值将会为NULL
- void backtrace_symbols_fd (void *const *buffer, int size, int fd)
- <span style="font-size:12px;">void backtrace_symbols_fd (void *const *buffer, int size, int fd)</span>
backtrace_symbols_fd与backtrace_symbols 函数具有相同的功能,不同的是它不会给调用者返回字符串数组,而是将结果写入文件描述符为fd的文件中,每个函数对应一行.它不需要调用malloc函数,因此适用于有可能调用该函数会失败的情况
下面是glibc中的实例(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;
- }
- <span style="font-size:12px;">#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;
- }</span>
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]
- <span style="font-size:12px;">Obtained 4 stack frames.
- ./execinfo() [0x80484dd]
- ./execinfo() [0x8048549]
- ./execinfo() [0x8048556]
- /lib/i386-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3) [0x70a113]
- </span>
我们还可以利用这backtrace来定位段错误位置。
通常情况系,程序发生段错误时系统会发送SIGSEGV信号给程序,缺省处理是退出函数。我们可以使用 signal(SIGSEGV, &your_function);函数来接管SIGSEGV信号的处理,程序在发生段错误后,自动调用我们准备好的函数,从而在那个函数里来获取当前函数调用栈。
举例如下:
- #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;
- }
- <span style="font-size:12px;">#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;
- }</span>
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]
- <span style="font-size:12px;">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]</span>
(这里有个疑问: 多次运行的结果是/lib/i368-linux-gnu/libc.so.6和[0x468400]的返回地址是变化的,但不变的是后三位, 不知道为什么)
接着:
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
- <span style="font-size:12px;">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</span>
其中80488c时调用(call 8048877)C函数后的地址,虽然并没有直接定位到C函数,通过汇编代码, 基本可以推出是C函数出问题了(pop指令不会导致段错误的)。
我们也可以通过addr2line来查看
- addr2line 0x804888c -e backstrace_debug -f
- <span style="font-size:12px;">addr2line 0x804888c -e backstrace_debug -f</span>
输出:
- func_b
- /home/astrol/c/backstrace_debug.c:57
- <span style="font-size:12px;">func_b
- /home/astrol/c/backstrace_debug.c:57
- </span>
以下是简单的backtrace原理实现:
- #include <stdio.h>
- #include <stdlib.h>
- #include <string.h>
- #define LEN 4
- #define FILENAME "stack"
- int backtrace(void **buffer, int size)
- {
- int i = 0;
- unsigned long int reg_eip = 0;
- unsigned long int reg_ebp = 0;
- char cmd[size][64];
- memset(cmd, 0, size * 64);
- __asm__ volatile (
- /* get current EBP */
- "movl %%ebp, %0 \n\t"
- :"=r"(reg_ebp) /* output register */
- : /* input register */
- :"memory" /* cloberred register */
- );
- for (i = 0; i < size; i++)
- {
- reg_eip = *(unsigned long int *)(reg_ebp + 4);
- reg_ebp = *(unsigned long int *)(reg_ebp);
- buffer[i] = (void *)reg_eip;
- fprintf(stderr, "%p -> ", buffer[i]);
- sprintf(cmd[i], "addr2line %p -e ", buffer[i]);
- strncat(cmd[i], FILENAME" -f", strlen(FILENAME)+3);
- system(cmd[i]);
- puts("");
- }
- return size;
- }
- static void test2(void)
- {
- int i = 0;
- void *buffer[LEN] = {0};
- backtrace(buffer, LEN);
- return;
- }
- static void test1(void)
- {
- test2();
- }
- static void test(void)
- {
- test1();
- }
- int main(int argc, const char *argv[])
- {
- test();
- return 0;
- }
嵌入式 linux下利用backtrace追踪函数调用堆栈以及定位段错误相关推荐
- 程序退出前的遗言----linux下利用backtrace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. 在glibc ...
- Linux下利用backtrace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. 在glibc ...
- Linux下利用backtrace追踪函数调用堆栈以及定位段错误【转】
转自:https://www.linuxidc.com/Linux/2012-11/73470p2.htm 通常情况系,程序发生段错误时系统会发送SIGSEGV信号给程序,缺省处理是退出函数.我们可以 ...
- linux下gdb使用core文件调试程序,解决“段错误核心已转储“的问题
一.core文件介绍以及用途: 1.core文件是什么? core文件包含了程序运行时的内存状态.寄存器状态.堆栈指针.内存管理信息以及各个函数使用堆栈信息等等: 当程序运行过程中出现段错误(Segm ...
- linux下追踪函数调用堆栈
Linux下追踪函数调用堆栈 文章目录 Linux下追踪函数调用堆栈 0x01 backtrace函数 0x02 backtrace_symbols函数 0x03 backtrace_symbols_ ...
- linux c 用户态 调试追踪函数 调用堆栈 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. 在glibc ...
- gsm基于linux程序,基于嵌入式Linux下GSM模块的短信收发系统设计
摘要:移动通信中的短消息业务以其方便.可靠和价廉得到了广泛应用,本文在嵌入式Linux系统中,通过西门子MC35模块,实现了短信收发系统,该系统采用PDU短信模式,能支持中文短信.程序设计采用异步事件 ...
- 嵌入式linux查看usb设备驱动程序,嵌入式Linux下USB驱动程序的设计
嵌入式Linux下USB驱动程序的设计 usb概念: USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线,是一种全新的双向同步传输的支持热插拔的数据传输总线,其目的是为了提供一种兼容不 ...
- 嵌入式Linux下的实时性增强方案
嵌入式Linux下的实时性增强方案 摘 要: 分析了嵌入式Linux在实时性方面的不足,针对Linux2.6内核的中断运行机制.内核不可抢占性.自旋锁及大内核锁等问题进行研究,提出相应的实时性改进方 ...
最新文章
- 智源人工智能算法大赛开锣,百万奖金激励 AI 算法创新
- REAL6410、OK6410、TE6410 的区别
- 利用FSMT进行文件服务器迁移及整合
- Numpy之Broadcasting
- BZOJ1036[ZJOI2008]树的统计——树链剖分+线段树
- 2015安徽省赛 G.你来擒孟获
- cmd启动某个server卡住解决办法
- 全球五百强IT名企智力题精选
- Oracle数据库安装与配置
- 【win10 cuda pytorch】从无到有配置gpu运算pytorch的极度详细完整方法教程(包括各种坑),网上其他方法基本可行性不高
- JS match() 方法 使用
- linux改变cpu型号,怎么用linux查看cpu型号
- pdf.js预览pdf文件流(base64)
- 天地图key的申请步骤
- 成功解决TypeError: can‘t multiply sequence by non-int of type ‘float‘
- QT 管理win系统服务
- 【HDFS】HDFS中的Trash功能
- 如何在Arcgis中为属性表添加X、Y坐标
- C#,最小生成树(MST)克鲁斯卡尔(Kruskal)算法的源代码
- 正则匹配判断电话号码是否真实、几连号、几顺序号