Linux调用栈获取分析及实现
来源:互联网 发布:浏览器端口号是多少 编辑:程序博客网 时间:2024/06/04 00:21
写一下关于函数调用栈的一些相关知识,对于在Linux下面进行c/c++开发,在问题定位时 查看调用栈信息是一个非常常用的定位方法,因为根据调用关系,可以知道程序的执行流程是什么样子。如果 不能查看调用栈,光知道程序在某个函数出错,还是比较难定位,假如这个函数在很多地方被调用,就很难知道是由于什么场景导致错误发生的。所以通过查看调用栈,就可以知道调用关系,当然就知道是什么场景导致问题发生。
在gdb里面常用的命令式:bt 或全称“backtrace”就可以打印出当前函数执行的调用栈。如下面程序
(gdb) bt
#0 0x080486da in func_3 ()
#1 0x08048766 in func_int ()
#2 0x080487ae in func_str ()
#3 0x080487ff in main ()
前面数字式层次关系,#0表示最上面,即当前函数。除了第0层前面的地址表示是当前pc值,其他地址信息都表示函数调用的返回地址,例如上面:func_int() -->func_3() ,func_3执行完成后,接着会执行0x08048766地址的指令。
上面简单介绍了一下Linux下面通过调用栈来定位问题,但调用栈的获取原理,以及如何获取,估计还是有些人会不知道的。之所以要介绍这个,因为对于一些大型系统,完善的日志功能是必不可少的,否则系统出了问题,没有相关日志,是非常痛苦的。尤其是在某些环境下,如电信领域,大多数是服务器或应用程序都是跑在单板上,出现问题了,不会像我们调试小程序那样直接用gdb进行调试。虽然某些情况下可以使用gdb attach上出问题的进程,但大多数服务器单板没有相关调试工具。所以要定位问题,基本上都是通过分析日志。还有一种情况,就是那种随机性问题,如果没有日志,那就更加痛苦了,就算你能够使用gdb也无能为力。所以log重要,但是log中通常需要记录哪些信息呢?通常情况会保护函数调用出错时,把传入该函数的参数信息,或者一些关键全局变量信息,有些时候会记录日期,对于服务器程序,日期一般都会记录。另外还有一个也相对重要的就是调用栈信息。
所以下面来介绍一下获取调用栈的原理和方法:
在Linux+x86环境,c语言函数调用时,下面介绍一下c函数是怎么压栈的:栈是从高地址向下低地址移动。通常一个函数中会有参数,局部变量等相关信息,这些信息是通过下面原则分配栈的:
1、栈的信息排布为:先是局部变量存放,调用函数返回值存放,然后是调用其它函数参数函数,
在gdb里面常用的命令式:bt 或全称“backtrace”就可以打印出当前函数执行的调用栈。如下面程序
(gdb) bt
#0 0x080486da in func_3 ()
#1 0x08048766 in func_int ()
#2 0x080487ae in func_str ()
#3 0x080487ff in main ()
前面数字式层次关系,#0表示最上面,即当前函数。除了第0层前面的地址表示是当前pc值,其他地址信息都表示函数调用的返回地址,例如上面:func_int() -->func_3() ,func_3执行完成后,接着会执行0x08048766地址的指令。
上面简单介绍了一下Linux下面通过调用栈来定位问题,但调用栈的获取原理,以及如何获取,估计还是有些人会不知道的。之所以要介绍这个,因为对于一些大型系统,完善的日志功能是必不可少的,否则系统出了问题,没有相关日志,是非常痛苦的。尤其是在某些环境下,如电信领域,大多数是服务器或应用程序都是跑在单板上,出现问题了,不会像我们调试小程序那样直接用gdb进行调试。虽然某些情况下可以使用gdb attach上出问题的进程,但大多数服务器单板没有相关调试工具。所以要定位问题,基本上都是通过分析日志。还有一种情况,就是那种随机性问题,如果没有日志,那就更加痛苦了,就算你能够使用gdb也无能为力。所以log重要,但是log中通常需要记录哪些信息呢?通常情况会保护函数调用出错时,把传入该函数的参数信息,或者一些关键全局变量信息,有些时候会记录日期,对于服务器程序,日期一般都会记录。另外还有一个也相对重要的就是调用栈信息。
所以下面来介绍一下获取调用栈的原理和方法:
在Linux+x86环境,c语言函数调用时,下面介绍一下c函数是怎么压栈的:栈是从高地址向下低地址移动。通常一个函数中会有参数,局部变量等相关信息,这些信息是通过下面原则分配栈的:
1、栈的信息排布为:先是局部变量存放,调用函数返回值存放,然后是调用其它函数参数函数,
如下面程序: int B(int c, int d) {return c+d; } int A(int a, int b) {int c = 0xff, d = 0xffff;return B(c, d); } 通过objdump -d 命令可以查看反汇编指令 反汇编出来后如下: 00000079 <B>: 79: 55 push %ebp 7a: 89 e5 mov %esp,%ebp 7c: 8b 45 0c mov 0xc(%ebp),%eax 7f: 03 45 08 add 0x8(%ebp),%eax 82: 5d pop %ebp 83: c3 ret00000084 <A>: 84: 55 push %ebp 85: 89 e5 mov %esp,%ebp 87: 83 ec 18 sub $0x18,%esp 8a: c7 45 fc ff 00 00 00 movl $0xff,-0x4(%ebp) 91: c7 45 f8 ff ff 00 00 movl $0xffff,-0x8(%ebp) 98: 8b 45 f8 mov -0x8(%ebp),%eax 9b: 89 44 24 04 mov %eax,0x4(%esp) 9f: 8b 45 fc mov -0x4(%ebp),%eax a2: 89 04 24 mov %eax,(%esp) a5: e8 fc ff ff ff call a6 <A+0x22> aa: c9 leave ab: c3 ret 从上面反汇编可以看出,在A调用B时,A的调用栈布局信息如下,高地址: |---------| | ebp |<--| push %ebp -------------A----------------- |---------| | | c | | movl $0xff,-0x4(%ebp) ;A函数局部变量 c |---------| | | d | | movl $0xffff,-0x8(%ebp) ;A函数局部变量 d |---------| | | | | |---------| | | | | |---------| | c+%ebp| d | | mov %eax,0x4(%esp) ;A调用B函数时,准备好参数d |---------| | 8+%ebp| c | | mov %eax,(%esp) ;A调用B函数时,准备好参数c |---------| |<----%esp -------------A---------------- 4+%ebp| retaddr | | A 调用B的返回地址,在执行call指令时,指令自动把call指令下一条压入这个地方。 |---------| | %ebp->| ebp |--- 对应于执行B函数 :push %ebp时,把在A函数运行时的ebp保存到该位置中。 |---------| 低地址:
后面B在执行mov 0xc(%ebp),%eax时,简单用语言描述一下函数调用过程,就那上A调用B来说,首先A函数准备好参数,即把局部变量c,d放到栈上,然后执行call B(call a6 <A+0x22>)指令,call指令执行时默认会把当前指令的下一条指令压入栈中,然后执行B函数第一条指令即(push %ebp),所以当执行到B函数push %ebp时,栈的信息就是上面那种样子了。 知道一般程序是怎么压栈的,并且A函数调用B函数会把A函数中调用B函数的那条call指令的下一条指令压栈栈中,通常情况一个函数第一条指令都是push %ebp, 功能是保存调用函数栈帧,第2条指令时mov %esp , %ebp,即把esp赋值给ebp,即初始化当前函数栈帧。 在执行过程中,函数调用首先指向call执行,然后执行被调用者第一条指令(push %ebp),c语言函数调用通常都是这样情况的,而call指令又一个隐藏动作就是把下一指令(返回地址)压栈。所以在栈里面排布就是--------- | ret_addr| |---------| | ebp | |---------| 我们再看一下第二条指令,mov %esp , %ebp , 初始化当前函数栈帧。最终结果如下 --------- | ret_addr| | |---------| | | ebp |---/ |---------|<--| | ... | | |---------| | | ret_addr| | |---------| | | ebp |---/ |---------|<--| | ... | | |---------| | | ret_addr| | |---------| | | ebp |---/ |---------|---|
所以我们只要知道当前%epb的值,就可以通过上面那种图示方法进行调用栈分析了。有人会问为什么libc有函数实现了,自己就没有必要了,但libc只提供获取当前线程的调用栈信息,有些时候需要获取其他线程的调用栈信息,这个时候就需要自己分析实现了,总体思路一样,只需要获取到其它线程的%ebp信息即可,但通常情况在用户态是不能够获取%ebp寄存器的,可以借助内存模块来实现。下面写的一个小程序,一种方法使用libc库里面backtrace函数实现,还有一种就是自己通过分析调用栈信息来实现。
#include <stdio.h>#include <string.h>#include <execinfo.h>/* 获取ebp寄存器值 */void get_ebp(unsigned long *ebp){ __asm__ __volatile__("mov %%ebp, %0 \r\n" :"=m"(*ebp) ::"memory");}int my_backtrace(void **stack, int size, unsigned long ebp){ int layer = 0; while(layer < size && ebp != 0 && *(unsigned long*)ebp != 0 && *(unsigned long *)ebp != ebp) { stack[layer++] = *(unsigned long *)(ebp+4); ebp = *(unsigned long*)ebp; } return layer;}int func_3(int a, int b, int c){ void *stack_addr[10]; int layer; int i; char **ppstack_funcs; /* 通过调用libc函数实现 */ layer = backtrace(stack_addr, 10); ppstack_funcs = backtrace_symbols(stack_addr, layer); for(i = 0; i < layer; i++) printf("\n%s:%p\n", ppstack_funcs[i], stack_addr[i]); /* 自己实现 */ unsigned long ebp = 0; get_ebp(&ebp); memset(stack_addr, 0, sizeof(stack_addr)); layer = my_backtrace(stack_addr, 10, ebp); for(i = 0; i < layer; i++) printf("\nmy: %p\n", stack_addr[i]); free(ppstack_funcs); return 3;}int func_int(int a, int b, int c, int d){ int aa,bb,cc; int ret= func_3(aa,bb,cc); return (a+ b+ c+ d + ret);}int func_str(){ int a = 1, b = 2; int ret; ret = func_int(a, a, b, b); return ret;}int B(int c, int d){ return c+d;}int A(int a, int b){ int c = 0xff, d = 0xffff; return B(c, d);}int main(int argc, char *argv[]){ int ret = func_str(); return 0;}程序编译加上-rdynaminc否则获取调用栈只有地址,没有函数名信息。运行结果:./exe() [0x80484dd]:0x80484dd./exe() [0x80485ea]:0x80485ea./exe() [0x8048632]:0x8048632./exe() [0x8048683]:0x8048683/lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0xb7dd5bd6]:0xb7dd5bd6./exe() [0x8048401]:0x8048401my: 0x804858amy: 0x80485eamy: 0x8048632my: 0x8048683my: 0xb7dd5bd6
- Linux调用栈获取分析及实现
- linux调用栈获取分析及实现
- Linux调用栈获取分析及实现
- 【嵌入式Linux学习七步曲之第五篇 Linux内核及驱动编程】Linux系统调用的实现机制分析
- 【嵌入式Linux学习七步曲之第五篇 Linux内核及驱动编程】Linux系统调用的实现机制分析
- linux系统调用实现代码分析
- linux系统调用实现代码分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- linux系统调用实现代码分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- Linux系统调用的实现机制分析
- wxWidgets学习2--框架解释[转载]
- 获取本地文件列表后按照文件修改时间降序排列
- 未能加载视图状态。正在向其中加载视图状态的控件树必须与前一请求期间用于保存视图状态的控件树相匹配。
- Java Media Framework basics
- ASP.NET后台获取网页内容
- Linux调用栈获取分析及实现
- wxWidgets 事件驱动
- ASP.NET-C# listview控件显示文件夹内的文件名及路径
- C#简单Scokets通信代码
- Qt的程序结构
- How to Learn wxWidgets Programming
- android 技术交流
- C#结合串口通信类实现串口通信源代码
- wxWidgets自定义控件十步走