高效获得Linux函数调用栈/backtrace的方法
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时间：2015年06月20日
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：
#define STACKCALL __attribute__((regparm(1),noinline))
void ** STACKCALL getEBP(void){
void **ebp=NULL;
__asm__ __volatile__("mov %%rbp, %0;\n\t"
:"=m"(ebp) /* 输出 */
: /* 输入 */
:"memory"); /* 不受影响的寄存器 */
return (void **)(*ebp);
}
int my_backtrace(void **buffer,int size){
int frame=0;
void ** ebp;
void **ret=NULL;
unsigned long long func_frame_distance=0;
if(buffer!=NULL && size >0)
{
ebp=getEBP();
func_frame_distance=(unsigned long long)(*ebp) - (unsigned long long)ebp;
while(ebp&& frame<size
&&(func_frame_distance< (1ULL<<24))//assume function ebp more than 16M
&&(func_frame_distance>0))
{
ret=ebp+1;
buffer[frame++]=*ret;
ebp=(void**)(*ebp);
func_frame_distance=(unsigned long long)(*ebp) - (unsigned long long)ebp;
}
}
return frame;
}
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
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