你能确定 C 中的堆栈深度吗？

Question

我想知道 C 中是否有一个函数（我们称之为 int get_stack_depth()），它返回当前在堆栈上执行的函数的数量。例如：

int foo(){
    return get_stack_depth();
}

int bar2(){
    return get_stack_depth();
}

int bar1(){
    return bar2();
}

int bar(){
    return bar1();
}

int main(){
    get_stack_depth();      // = 0
    foo();                  // = 1
    bar();                  // = 3
    return 0;
}

我想将它用于调试信息，其中每个 printf 都将包含 get_stack_depth() 缩进以增加可读性。如果这是依赖于编译器，或者依赖于其他任何东西，我会接受所有约束；现在我想知道这是否至少在某个地方得到支持。

编辑：建议副本的答案根本没有帮助我，正如此处接受的答案所暗示的那样，您无法纯粹根据堆栈的大小来确定堆栈上有多少个函数；信息根本不存在。

Answer 1

C 中堆栈的确切机制是特定于实现的，因此没有单一、正确、标准的方法来查找堆栈的深度。不过，有一些方法可以模拟这种行为。

1. 使用计数器。定义一个全局的unsigned depth，在每个关心栈深度的函数中，在开头注入depth++，在结尾注入depth--。这显然是比较繁琐的方法，如果不增加或减少，很容易出现很多令人沮丧的问题。

2. 检查堆栈指针。在 x86 系统（几乎每个台式机和笔记本电脑设备）上，堆栈向下增长，这意味着进入函数调用将减小堆栈指针的值。在许多情况下（但不是全部，例如启用优化时）堆栈指针寄存器%rsp 指向当前函数堆栈帧的“顶部”。获取此值的一种相当老套的方法是将其分配给一个变量：register uint64_t rsp asm ("rsp");。值越低，堆栈的深度越大。

   不幸的是，函数调用之间递减的大小取决于该函数的堆栈帧有多大——如果一个函数将一个大数组声明为局部变量，那么它调用的函数的堆栈指针会低得多，因为数组占用了更多空间。

最终，我知道找到函数调用的准确回溯的唯一可靠方法是在诸如gdb 之类的调试器中运行程序并发出backtrace 命令，该命令将打印当前调用堆栈。当程序独立于任何调试器运行时，似乎无法获得这种支持。

Answer 2

您是否尝试过使用backtrace()？ 例如：

#include <execinfo.h>
unsighed int getDepth(){
    const unsigned int max_depth = 200;
    void* buffer[max_depth];
    return backtrace(buffer, max_depth)-5;
}

-5 之所以存在，是因为我想忽略main（由 libc 添加）之上的一些函数。但是，如果您想自动计算，请将我的函数更改为

int get_stack_depth(int set_caller_as_root){
    static int root_depth = 0;

    if (set_caller_as_root){
        root_depth = get_stack_depth(0) - 1;
    }

    const int max_depth = 200;
    void* buffer[max_depth];
    return backtrace(buffer, max_depth) - root_depth;
}

并将您的代码更新为

int foo(){
    return get_stack_depth(0);
}

int bar2(){
    return get_stack_depth(0);
}

int bar1(){
    return bar2();
}

int bar(){
    return bar1();
}

int main(){
    printf("%d\n", get_stack_depth(1));     // = 0
    printf("%d\n", foo());                  // = 1
    printf("%d\n", bar());                  // = 3
    return 0;
}

这会产生正确的预期结果。

注意execinfo.h默认没有安装在windows 10上（它是在linux上）。