C堆栈跟踪中缺少函数调用

Function call missing from C stack trace

本文关键字：函数调用 堆栈 跟踪      更新时间：2023-10-16

我正在代码中导入一个堆栈跟踪C代码（在stack Overflow上的某个位置找到），以跟踪内存块的分配位置：

struct layout
{
  struct layout *ebp;
  void *ret;
};
struct layout *fr;
__asm__("movl %%ebp, %[fp]" :  /* output */ [fp] "=r" (fr));
for (int i=1 ; i<8 && (unsigned char*) fr > dsRAM; i++) {
  x[i] = (size_t) fr->ret;
  fr = fr->ebp;
}

事情运行得很好，只是在一些调用中，代码在堆栈顶部附近缺少一些函数，例如GDB将报告：

  1. main.cpp上的malloc（）
  2. libstdc++.so.6中的运算符new（）
  3. 在BasicScript.cpp上测试BasicScript（）
  4. main.cpp上的main（）

当代码用malloc、new运算符和main（）的地址填充x[]时，缺少TestBasicScript。

该代码由g++4.5.1（用于自制控制台编程的旧devkit）编译，带有以下标志：

CFLAGS += -I libgeds/source/ -I wrappers -I $(DEVKITPRO)/include -DARM9 
   -include wrappers/nds/system.h -include wrappers/fake.h
CFLAGS += -m32 -Duint=uint32_t -g -Wall -Weffc++ -fno-omit-frame-pointer

我尝试使用__builtin_return_address()，但使用更长的代码得到了几乎相同的结果。

编辑：我注意到我系统性地缺少operator new的调用程序，如果_Znwj的代码没有设置堆栈帧，这可以解释。因此问题列表变成：

  • 如果TestBasicScript（）函数不在堆栈帧列表中，GDB如何找到它？

  • 如何配置链接步骤，以便使用libstdc++的调试友好变体（如果有的话）？

最初的子问题"是否有编译时选项可以保证我可以100%跟踪对malloc克隆的调用？"由@chqrlie回答：-O0就是我所需要的。但它只有在所有我的二进制文件（包括共享库）上应用时才会有效。

有很多原因可以省略一些帧，例如内联和优化（尽管提供的CFLAGS不包含优化标志，默认为AFAIK无优化）。

无论如何，对于GCC，内置了对堆栈遍历的支持，通过使用backtrace()、backtrace_symbols()，也许还可以与abi::__cxa_demangle()结合使用，您也可以尝试这些功能。

另一种选择是使用libunfold，我也尝试过，结果很好（在它的源代码中，你可以看到一些有用的应用内堆栈遍历技术）。

以上所有内容通常都不能很好地与优化（发布）的可执行文件配合使用，特别是如果它们不包含调试信息（尽管它可能已经生成并存储在一旁），则打印的堆栈将毫无用处（除了由于优化而跳过的帧之外）。

一种甚至适用于优化代码的终极技术是生成核心转储。在那里，你有关于堆栈的所有信息（二进制文件本身不需要包含debuginfo，它可以放在一边，只用于离线检查核心），以及堆栈上所有变量的额外值，关于当前运行的所有线程的信息等。对于跟踪内存分配来说，这可能有些过头了（它也很慢），但有时它可能非常有用。在我的一个项目中，我创建了这样一个核心dumper的工作实现，它仍然存在于生产代码中。

请注意，您实际上可以在不终止应用程序的情况下生成应用程序的核心转储——我创建的实现基本上如下所示：

  • fork()应生成堆芯转储点的进程
  • 子进程调用abort()生成核心转储（分叉进程的调用堆栈与原始进程相同），即只有分叉进程被abort()终止
  • 原始父进程使用waitpid()等待，直到子进程生成核心转储并终止（使用保护计数器以避免永远等待）
  • 然后原始进程继续运行（并在日志中写入已生成诊断核心以及用于生成核心的分叉进程的PID）

在发布生产应用程序需要诊断堆栈跟踪的某些情况下，这种方法效果非常好。

EDIT：我也尝试过的另一个选项是使用ptrace()（如果我记得很清楚的话，这也是上面提到的libunfold使用的技术之一，实际上也是GDB使用的技术）。其工作方式类似——通过fork()生成一个子进程，然后在其中调用ptrace(PTRACE_TRACEME)；父进程然后可以发出各种CCD_ 15调用来检查子进程的堆栈（其恰好与父进程在CCD_。我认为libunfind源代码包含它的用途，所以您可以在那里检查它。

编译器可能并不总是生成%ebp指向前一帧的堆栈帧。对于某些函数，它可能会生成使用基于%esp的寻址来检索参数的代码，对于其他函数，它可以使用跳转而不是调用/ret序列来生成尾部递归。当您尝试扫描堆栈跟踪时，它可能不完整。

尝试在禁用优化的情况下编译整个项目（-O0）。

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