浅谈Linux系统中的异常堆栈跟踪的简单实现

在Linux中做C/C++开发经常会遇到一些不可预知的问题导致程序崩溃，同时崩溃后也没留下任何代码运行痕迹，因此，堆栈跟踪技术就显得非要重要了。本文将简单介绍Linux中C/C++程序运行时堆栈获取，首先来看backtrace系列函数――使用范围适合于没有安装GDB或者想要快速理清楚函数调用顺序的情况 ，头文件execinfo.h

int backtrace (void **buffer, int size);

该函数用来获取当前线程的调用堆栈，获取的信息将会被存放在buffer中，它是一个指针数组。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；删除框架指针也会使无法正确解析堆栈内容。

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

该函数将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组。参数buffer是从backtrace函数获取的数组指针，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。backtrace_symbols生成的字符串都是malloc出来的，但是不要最后一个一个的free，因为backtrace_symbols会根据backtrace给出的callstack层数，一次性的将malloc出来一块内存释放，所以，只需要在最后free返回指针就OK了。

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

该函数与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。

在C++程序中还需要关注一下函数：

/*** 用于将backtrace_symbols函数所返回的字符串解析成对应的函数名，便于理解* 头文件  cxxabi.h* 名字空间abi* @param mangled_name A NUL-terminated character string containing the name to be demangled.* @param output_buffer  A region of memory, allocated with malloc, of *length bytes, into which the demangled name is stored. If output_buffer is not long enough, it is expanded using realloc. *     output_buffer may instead be NULL; in that case, the demangled name is placed in a region of memory allocated with malloc. * @param length  If length is non-NULL, the length of the buffer containing the demangled name is placed in *length.* @param status  *status is set to one of the following values:*        0: The demangling operation succeeded.*       -1: A memory allocation failiure occurred.*       -2: Mangled_name is not a valid name under the C++ ABI mangling rules.*       -3: One of the arguments is invalid.*/char *__cxa_demangle (const char *mangled_name, char *output_buffer, size_t *length, int *status);

接下来一步一步的讲解如何使用以上这些函数来获取程序的堆栈

 一、第一版代码如下

#define MAX_FRAMES 100void GetStackTrace (std::string* stack){  void* addresses[MAX_FRAMES];  int size = backtrace (addresses, MAX_FRAMES);  std::unique_ptr<char*, void(*)(void*)> symbols {    backtrace_symbols (addresses, size),    std::free  };  for (int i = 0; i < size; ++i) {    stack->append (symbols.get()[i]);    stack->append ("/n");  }}void TestFunc (std::string& stack, int value){  while (--value);  GetStackTrace (&stack);}int main(int argc, char* argv[]){  std::string stack;  TestFunc (stack, 5);  std::cout << stack << std::endl;  return 0;}