高效獲得Linux函數調用棧/backtrace的方法

有四種方法可以獲得Linux的函數調用堆棧，參見CALL STACK TRACE GENERATION。

在這裡簡單羅列一下文中提到的四個方案：

• 方法1 GCC内置函數__builtin_return_address
• 方法2 Glibc中的backtrace函數
• 方法3 Jeff Muizelaar實作的增強backtrace，除了函數名，還能獲得代碼行号
• 方法4 libunwind

這裡面的方法2和方法4都嘗試過，方法2的backtrace函數是通過讀取作業系統的一個全局資訊區，在多線程并發調用時，會造成嚴重的鎖沖突。

方法4的libunwind也存在開銷較大的問題。

最終采用了下面的方案：

#define STACKCALL __attribute__((regparm(1),noinline))
void ** STACKCALL getEBP(void){
		void **ebp=NULL;
		__asm__ __volatile__("mov %%rbp, %0;\n\t"
					:"=m"(ebp)      /* 輸出 */
					:      /* 輸入 */
					:"memory");     /* 不受影響的寄存器 */
		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傳回的内容和glibc的backtrace相同，可以用《使用backtrace獲得動态連結庫的調用位址》中的方法獲得可讀的調用棧。

局限性：

如果源代碼編譯時使用了-O1或-O2優化選項，可執行代碼會把ebp/rbp/rsp寄存器當作普通寄存器使用，導緻backtrace失敗。為了防止這種情況發生，可以在編譯時使用-O2  -fno-omit-frame-pointer  或-Og 來避免優化中使用上述寄存器。

文中的關于my_backtrace的實作主要歸功于WangPeng同學。

參考文獻

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

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