这篇文章给大家分享的是有关Linux中堆栈的示例分析的内容。小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,一起跟随小编过来看看吧。
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用下面的程序作为例子:
void a() { //stopped here } void b() { a(); } void c() { a(); } int main() { b(); c(); }
如果调试器停在 //stopped here' 这行,那么有两种方法可以达到:main->b->a或main->c->a`。如果我们用 LLDB 设置一个断点,继续执行并请求一个回溯,那么我们将得到以下内容:
* 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
这说明我们目前在函数 a 中,a 从函数 b 中跳转,b 从 main 中跳转等等。***两个帧是编译器如何引导 main 函数的。
现在的问题是我们如何在 x86_64 上实现。最稳健的方法是解析 ELF 文件的 .eh_frame 部分,并解决如何从那里展开堆栈,但这会很痛苦。你可以使用 libunwind 或类似的来做,但这很无聊。相反,我们假设编译器以某种方式设置了堆栈,我们将手动遍历它。为了做到这一点,我们首先需要了解堆栈的布局。
High | ... | +---------+ | Arg 1 | +---------+ | Arg 2 | +---------+ | Return | +---------+ |Saved EBP| +---------+ | Var 1 | +---------+ | Var 2 | +---------+ | ... | Low
如你所见,***一个堆栈帧的帧指针存储在当前堆栈帧的开始处,创建一个链接的指针列表。堆栈依据这个链表解开。我们可以通过查找 DWARF 信息中的返回地址来找出列表中下一帧的函数。一些编译器将忽略跟踪 EBP 的帧基址,因为这可以表示为 ESP 的偏移量,并可以释放一个额外的寄存器。即使启用了优化,传递 -fno-omit-frame-pointer 到 GCC 或 Clang 会强制它遵循我们依赖的约定。
我们将在 print_backtrace 函数中完成所有的工作:
void debugger::print_backtrace() {
首先要决定的是使用什么格式打印出帧信息。我用了一个 lambda 来推出这个方法:
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; };
打印输出的***帧是当前正在执行的帧。我们可以通过查找 DWARF 中的当前程序计数器来获取此帧的信息:
auto current_func = get_function_from_pc(get_pc()); output_frame(current_func);
接下来我们需要获取当前函数的帧指针和返回地址。帧指针存储在 rbp 寄存器中,返回地址是从帧指针堆栈起的 8 字节。
auto frame_pointer = get_register_value(m_pid, reg::rbp); auto return_address = read_memory(frame_pointer+8);
现在我们拥有了展开堆栈所需的所有信息。我只需要继续展开,直到调试器*** main,但是当帧指针为 0x0 时,你也可以选择停止,这些是你在调用 main 函数之前调用的函数。我们将从每帧抓取帧指针和返回地址,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); } }
就是这样!以下是整个函数:
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
当然,我们必须向用户公开这个命令。
else if(is_prefix(command, "backtrace")) { print_backtrace(); }
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文章题目:Linux中堆栈的示例分析
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