在 C 中调用堆栈回溯答案

【问题标题】：Call stack backtrace in C在 C 中调用堆栈回溯
【发布时间】：2017-08-22 10:51:50
【问题描述】：

我正在尝试在我的断言/异常处理程序中获取调用堆栈回溯。不能include "execinfo.h" 因此不能使用int backtrace(void **buffer, int size);。另外，尝试使用__builtin_return_address()，但根据：http://codingrelic.geekhold.com/2009/05/pre-mortem-backtracing.html

...在某些架构上，包括我心爱的 MIPS，只有 __builtin_return_address(0) 有效。MIPS 没有帧指针，因此很难返回堆栈。第0帧可以直接使用返回地址寄存器。

如何重现完整的调用堆栈回溯？

【问题讨论】：

"不能包含 "execinfo.h""
因为我的平台缺少它。（错误1致命错误：execinfo.h: No such file or directory ...）
好吧，那我猜那是因为缺少帧指针......看起来你的路上有一个巨大的障碍。
你试过#include <execinfo.h>而不是#include "execinfo.h"吗？我不记得它在 gcc 上是否重要，但在某些编译器上确实如此。如果可行，您真的应该使用backtrace()，因为它非常酷。
试过了，很酷但是缺少...

标签： c gcc mips

【解决方案1】：

我已成功使用here 描述的方法，从 MIPS32 上的堆栈中获取调用跟踪。

然后您可以打印出调用堆栈：

void *retaddrs[16];
int n, i;

n = get_call_stack_no_fp (retaddrs, 16);

printf ("CALL STACK: ");
for (i = 0; i < n; i++) {
    printf ("0x%08X ", (uintptr_t)retaddrs[i]);
}
printf ("\r\n");

...如果您有 ELF 文件，则使用 addr2line 将返回地址转换为函数名称：

addr2line -a -f -p -e xxxxxxx.elf addr addr ...

当使用这样的方法时，当然有很多陷阱，包括中断和异常处理程序或代码优化的结果。但是，有时它可能会有所帮助。

【讨论】：

【解决方案2】：

我已成功使用@Erki A 建议的方法并描述了here。以下是该方法的简短摘要：

问题：
获取没有帧指针的调用堆栈。 解决方案主要思路： 从汇编代码中得出调试器从调试信息中理解的内容。 我们需要的信息： 1. 寄回地址存放于何处。 2. 堆栈指针递减多少。

要重现整个堆栈跟踪，需要：

 1. Get the current $sp and $ra 
 2. Scan towards the beginning of the function and look for "addui 
    sp,sp,spofft" command (spofft<0) 
 3. Reprodece prev. $sp (sp- spofft) 
 4. Scan forward and look for "sw r31,raofft(sp)" 
 5. Prev. return address stored at [sp+ raofft]

上面我描述了一次迭代。当 $ra 为 0 时停止。如何获得第一个 $ra？

 __builtin_return_address(0)

如何获得第一个$sp？

 register unsigned sp asm("29");
 asm("" : "=r" (sp));

***由于我的大部分文件都是用 micro-mips 优化编译的，所以我不得不处理 micro-mips-ISA。当我尝试分析使用 microMips 优化编译的代码时出现了很多问题（请记住，每一步的目标是重现 prev.ra 和 prev.sp）：这让事情变得更复杂了：

 1. ra ($31) register contain unaligned return address.
    You may find more information at Linked questions.
    The unaligned ra helps you understand that you run over different 
    ISA(micro-mips-isa) 
 2. There are functions that do not move the sp. You can find more           
    information [here][3].
    (If a "leaf" function only modifies the temporary registers and returns 
    to a return statement in its caller's code, then there is no need for 
    $ra to be changed, and there is no need for a stack frame for that 
    function.)
 3. Functions that do not store the ra 
 4. MicroMips instructions can be both - 16bit and 32bit: run over the 
    commnds using unsinged short*.
 5. There are functions that perform "addiu sp, sp, spofft" more than once
 6. micro-mips-isa has couple variations for the same command
    for example: addiu,addiusp.

我决定忽略部分问题，这就是为什么它适用于 95% 的情况。

【讨论】：