高效获得Linux函数调用栈/backtrace的方法

转自：http://blog.youkuaiyun.com/littlefang/article/details/42295803

有四种方法可以获得Linux的函数调用堆栈，参见CALL STACK TRACE GENERATION。

在这里简单罗列一下文中提到的四个方案：

方法1 GCC内置函数__builtin_return_address

方法2 Glibc中的backtrace函数

方法3 Jeff Muizelaar实现的增强backtrace，除了函数名，还能获得代码行号

方法4 libunwind

这里面的方法2和方法4都尝试过，方法2的backtrace函数是通过读取操作系统的一个全局信息区，在多线程并发调用时，会造成严重的锁冲突。

方法4的libunwind也存在开销较大的问题。

最终采用了下面的方案：

[cpp] view plain copy print ?

1. #define STACKCALL __attribute__((regparm(1),noinline))  
2. void ** STACKCALL getEBP(void){  
3.         void **ebp=NULL;  
4.         __asm__ __volatile__("mov %%rbp, %0;\n\t"  
5.                     :"=m"(ebp)      /* 输出 */  
6.                     :      /* 输入 */  
7.                     :"memory");     /* 不受影响的寄存器 */  
8.         return (void **)(*ebp);  
9. }  
10. int my_backtrace(void **buffer,int size){  
11.       
12.     int frame=0;  
13.     void ** ebp;  
14.     void **ret=NULL;  
15.     unsigned long long func_frame_distance=0;  
16.     if(buffer!=NULL && size >0)  
17.     {  
18.         ebp=getEBP();  
19.         func_frame_distance=(unsigned long long)(*ebp) - (unsigned long long)ebp;  
20.         while(ebp&& frame<size  
21.             &&(func_frame_distance< (1ULL<<24))//assume function ebp more than 16M  
22.             &&(func_frame_distance>0))  
23.         {  
24.             ret=ebp+1;  
25.             buffer[frame++]=*ret;  
26.             ebp=(void**)(*ebp);  
27.             func_frame_distance=(unsigned long long)(*ebp) - (unsigned long long)ebp;  
28.         }  
29.     }  
30.     return frame;  
31. }  

my_backtrace返回的内容和glibc的backtrace相同，可以用《使用backtrace获得动态链接库的调用地址》中的方法获得可读的调用栈。

局限性：

如果源代码编译时使用了-O1或-O2优化选项，可执行代码会把ebp/rbp/rsp寄存器当作普通寄存器使用，导致backtrace失败。为了防止这种情况发生，可以在编译时使用-O2  -fno-omit-frame-pointer  或-Og 来避免优化中使用上述寄存器。

文中的关于my_backtrace的实现主要归功于WangPeng同学。

参考文献

http://blog.chinaunix.net/uid-24774106-id-3457205.html

http://www.linuxidc.com/Linux/2011-08/41641.htm