Linux下利用backtrace追踪函数调用堆栈以及定位段错误

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我是靠谱客的博主魁梧黑米，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Linux下利用backtrace追踪函数调用堆栈以及定位段错误，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

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.nmn", size);
strings = backtrace_symbols(buffer, size);
if (strings == NULL)
{
perror("backtrace_symbols.");
exit(EXIT_FAILURE);
}

for (i = 0; i < size; i++)
{
fprintf(stdout, "%sn", 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;
}

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

输出：

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

利用backtrace和backtrace_symbols打印函数的调用关系

源程序如下

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

typedef uint32_t UINT32;

void fun3(void)
{
void* array[10] = {0};
UINT32 size = 0;
char **strframe = NULL;
UINT32 i = 0, j = 0;

size = backtrace(array, 10);
strframe = (char **)backtrace_symbols(array, size);

printf("print call frame now:/n");
for(i = 0; i < size; i++){
    printf("frame %d -- %s/n", i, strframe[i]);
}

if(strframe)
{
    free(strframe);
    strframe = NULL;
}
}

void fun2(void)
{
fun3();
}

void fun1(void)
{
fun2();
}

int main(void)
{
fun1();
return 0;
}

linux-xms:/data/test # gcc test.c

linux-xms:/data/test # ./a.out

print call frame now:
frame 0 -- ./a.out [0x80484fe]
frame 1 -- ./a.out [0x8048582]
frame 2 -- ./a.out [0x804858f]
frame 3 -- ./a.out [0x80485a7]
frame 4 -- /lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xdc) [0xb7e188ac]
frame 5 -- ./a.out [0x8048431]

只能看到地址

修改编译参数

linux-xms:/data/test # gcc -rdynamic test.c
linux-xms:/data/test # ./a.out
print call frame now:
frame 0 -- ./a.out(fun3+0x4a) [0x80486de]
frame 1 -- ./a.out(fun2+0xb) [0x8048762]
frame 2 -- ./a.out(fun1+0xb) [0x804876f]
frame 3 -- ./a.out(main+0x16) [0x8048787]
frame 4 -- /lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xdc) [0xb7e588ac]
frame 5 -- ./a.out [0x8048611]

现在可以看到函数名了，但没有行号，不过没关系addr2line提供了这个功能

然后我们试图用addr2line来看地址对应的函数和行号

linux-xms:/data/test # addr2line 0x80486de -e ./a.out -f
fun3
??:0

失败了，别急，我们再次修改编译参数

linux-xms:/data/test # gcc -g -rdynamic test.c
linux-xms:/data/test # ./a.out
print call frame now:
frame 0 -- ./a.out(fun3+0x4a) [0x80486de]
frame 1 -- ./a.out(fun2+0xb) [0x8048762]
frame 2 -- ./a.out(fun1+0xb) [0x804876f]
frame 3 -- ./a.out(main+0x16) [0x8048787]
frame 4 -- /lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xdc) [0xb7dcb8ac]
frame 5 -- ./a.out [0x8048611]
linux-xms:/data/test # addr2line 0x80486de -e ./a.out -f
fun3
/data/test/test.c:14

这次我们成功了，多加了-g参数。

backtrace和backtrace_symbols的具体说明可以参考

http://www.kernel.org/doc/man-pages/online/pages/man3/backtrace.3.html