对于Linux和Mac OS X，如果使用gcc或任何使用glibc的编译器，可以使用execinfo.h中的backtrace()函数打印堆栈跟踪，并在出现分段错误时优雅地退出。文档可以在libc手册中找到。

下面是一个示例程序，它安装了一个SIGSEGV处理程序，并在发生段错误时将堆栈跟踪输出到stderr。这里的baz()函数会导致触发处理程序的段错误:

#include <stdio.h>
#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>


void handler(int sig) {
  void *array[10];
  size_t size;

  // get void*'s for all entries on the stack
  size = backtrace(array, 10);

  // print out all the frames to stderr
  fprintf(stderr, "Error: signal %d:\n", sig);
  backtrace_symbols_fd(array, size, STDERR_FILENO);
  exit(1);
}

void baz() {
 int *foo = (int*)-1; // make a bad pointer
  printf("%d\n", *foo);       // causes segfault
}

void bar() { baz(); }
void foo() { bar(); }


int main(int argc, char **argv) {
  signal(SIGSEGV, handler);   // install our handler
  foo(); // this will call foo, bar, and baz.  baz segfaults.
}

使用-g -rdynamic编译可以在输出中获得符号信息，glibc可以使用它来创建一个漂亮的stacktrace:

$ gcc -g -rdynamic ./test.c -o test

执行此命令将得到以下输出:

$ ./test
Error: signal 11:
./test(handler+0x19)[0x400911]
/lib64/tls/libc.so.6[0x3a9b92e380]
./test(baz+0x14)[0x400962]
./test(bar+0xe)[0x400983]
./test(foo+0xe)[0x400993]
./test(main+0x28)[0x4009bd]
/lib64/tls/libc.so.6(__libc_start_main+0xdb)[0x3a9b91c4bb]
./test[0x40086a]

这显示了堆栈中每个帧的加载模块、偏移量和函数。在这里，您可以看到信号处理程序位于堆栈顶部，除了main、foo、bar和baz之外，还在main之前有libc函数。

我将使用在Visual Leak Detector中为泄漏内存生成堆栈跟踪的代码。不过，这只适用于Win32。

Linux

虽然已经有人建议使用execinfo.h中的backtrace()函数来打印堆栈跟踪并在出现分段错误时优雅地退出，但我没有看到提到确保所产生的回溯指向错误的实际位置所必需的复杂性(至少对于某些架构- x86和ARM)。

进入信号处理程序时，堆栈帧链中的前两个条目在信号处理程序中包含一个返回地址，在libc中的sigaction()中包含一个返回地址。在信号(即故障位置)之前调用的最后一个函数的堆栈帧丢失。

Code

#ifndef _GNU_SOURCE
#define _GNU_SOURCE
#endif
#ifndef __USE_GNU
#define __USE_GNU
#endif

#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ucontext.h>
#include <unistd.h>

/* This structure mirrors the one found in /usr/include/asm/ucontext.h */
typedef struct _sig_ucontext {
 unsigned long     uc_flags;
 ucontext_t        *uc_link;
 stack_t           uc_stack;
 sigcontext_t      uc_mcontext;
 sigset_t          uc_sigmask;
} sig_ucontext_t;

void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext)
{
 void *             array[50];
 void *             caller_address;
 char **            messages;
 int                size, i;
 sig_ucontext_t *   uc;

 uc = (sig_ucontext_t *)ucontext;

 /* Get the address at the time the signal was raised */
#if defined(__i386__) // gcc specific
 caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.eip; // EIP: x86 specific
#elif defined(__x86_64__) // gcc specific
 caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.rip; // RIP: x86_64 specific
#else
#error Unsupported architecture. // TODO: Add support for other arch.
#endif

 fprintf(stderr, "signal %d (%s), address is %p from %p\n", 
  sig_num, strsignal(sig_num), info->si_addr, 
  (void *)caller_address);

 size = backtrace(array, 50);

 /* overwrite sigaction with caller's address */
 array[1] = caller_address;

 messages = backtrace_symbols(array, size);

 /* skip first stack frame (points here) */
 for (i = 1; i < size && messages != NULL; ++i)
 {
  fprintf(stderr, "[bt]: (%d) %s\n", i, messages[i]);
 }

 free(messages);

 exit(EXIT_FAILURE);
}

int crash()
{
 char * p = NULL;
 *p = 0;
 return 0;
}

int foo4()
{
 crash();
 return 0;
}

int foo3()
{
 foo4();
 return 0;
}

int foo2()
{
 foo3();
 return 0;
}

int foo1()
{
 foo2();
 return 0;
}

int main(int argc, char ** argv)
{
 struct sigaction sigact;

 sigact.sa_sigaction = crit_err_hdlr;
 sigact.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;

 if (sigaction(SIGSEGV, &sigact, (struct sigaction *)NULL) != 0)
 {
  fprintf(stderr, "error setting signal handler for %d (%s)\n",
    SIGSEGV, strsignal(SIGSEGV));

  exit(EXIT_FAILURE);
 }

 foo1();

 exit(EXIT_SUCCESS);
}

输出

signal 11 (Segmentation fault), address is (nil) from 0x8c50
[bt]: (1) ./test(crash+0x24) [0x8c50]
[bt]: (2) ./test(foo4+0x10) [0x8c70]
[bt]: (3) ./test(foo3+0x10) [0x8c8c]
[bt]: (4) ./test(foo2+0x10) [0x8ca8]
[bt]: (5) ./test(foo1+0x10) [0x8cc4]
[bt]: (6) ./test(main+0x74) [0x8d44]
[bt]: (7) /lib/libc.so.6(__libc_start_main+0xa8) [0x40032e44]

在信号处理程序中调用backtrace()函数的所有危险仍然存在，不应忽视，但我发现这里描述的功能对调试崩溃非常有帮助。

需要注意的是，我提供的示例是在x86的Linux上开发/测试的。我也成功地实现了这在ARM上使用uc_mcontext。Arm_pc代替uc_mcontext.eip。

下面是我了解这个实现细节的文章的链接: http://www.linuxjournal.com/article/6391

你可以使用DeathHandler -一个小的c++类，它为你做所有的事情，可靠。

我迄今为止最好的异步信号安全尝试

如果不安全请告诉我。我还没有找到显示行号的方法。

#include <execinfo.h>
#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define TRACE_MAX 1024

void handler(int sig) {
    (void)sig;
    void *array[TRACE_MAX];
    size_t size;
    const char msg[] = "failed with a signal\n";

    size = backtrace(array, TRACE_MAX);
    write(STDERR_FILENO, msg, sizeof(msg));
    backtrace_symbols_fd(array, size, STDERR_FILENO);
    _Exit(1);
}

void my_func_2(void) {
    *((int*)0) = 1;
}

void my_func_1(double f) {
    (void)f;
    my_func_2();
}

void my_func_1(int i) {
    (void)i;
    my_func_2();
}

int main() {
    /* Make a dummy call to `backtrace` to load libgcc because man backrace says:
     *    *  backtrace() and backtrace_symbols_fd() don't call malloc() explicitly, but they are part of libgcc, which gets loaded dynamically when first used.  Dynamic loading usually triggers a call to mal‐
     *       loc(3).  If you need certain calls to these two functions to not allocate memory (in signal handlers, for example), you need to make sure libgcc is loaded beforehand.
     */
    void *dummy[1];
    backtrace(dummy, 1);
    signal(SIGSEGV, handler);

    my_func_1(1);
}

编译并运行:

g++ -ggdb3 -O2 -std=c++11 -Wall -Wextra -pedantic -rdynamic -o stacktrace_on_signal_safe.out stacktrace_on_signal_safe.cpp
./stacktrace_on_signal_safe.out

需要使用-rdynamic来获取函数名:

failed with a signal
./stacktrace_on_signal_safe.out(_Z7handleri+0x6e)[0x56239398928e]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x42520)[0x7f04b1459520]
./stacktrace_on_signal_safe.out(main+0x38)[0x562393989118]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x29d90)[0x7f04b1440d90]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0x80)[0x7f04b1440e40]
./stacktrace_on_signal_safe.out(_start+0x25)[0x562393989155]

然后，我们可以将它管道到c++filt中以demangle:

./stacktrace_on_signal_safe.out |& c++filt

给:

failed with a signal
/stacktrace_on_signal_safe.out(handler(int)+0x6e)[0x55b6df43f28e]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x42520)[0x7f40d4167520]
./stacktrace_on_signal_safe.out(main+0x38)[0x55b6df43f118]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x29d90)[0x7f40d414ed90]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0x80)[0x7f40d414ee40]
./stacktrace_on_signal_safe.out(_start+0x25)[0x55b6df43f155]

由于优化，几个级别都丢失了，使用-O0我们得到一个更完整的:

/stacktrace_on_signal_safe.out(handler(int)+0x76)[0x55d39b68325f]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x42520)[0x7f4d8ffdd520]
./stacktrace_on_signal_safe.out(my_func_2()+0xd)[0x55d39b6832bb]
./stacktrace_on_signal_safe.out(my_func_1(int)+0x14)[0x55d39b6832f1]
./stacktrace_on_signal_safe.out(main+0x4a)[0x55d39b68333e]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x29d90)[0x7f4d8ffc4d90]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0x80)[0x7f4d8ffc4e40]
./stacktrace_on_signal_safe.out(_start+0x25)[0x55d39b683125]

行号不存在，但我们可以通过addr2line获取它们。这需要不使用-rdynamic进行构建:

g++ -ggdb3 -O0 -std=c++23 -Wall -Wextra -pedantic -o stacktrace_on_signal_safe.out stacktrace_on_signal_safe.cpp
./stacktrace_on_signal_safe.out |& sed -r 's/.*\(//;s/\).*//' | addr2line -C -e stacktrace_on_signal_safe.out -f

生产:

??
??:0
handler(int)
/home/ciro/stacktrace_on_signal_safe.cpp:14
??
??:0
my_func_2()
/home/ciro/stacktrace_on_signal_safe.cpp:22
my_func_1(i
/home/ciro/stacktrace_on_signal_safe.cpp:33
main
/home/ciro/stacktrace_on_signal_safe.cpp:45
??
??:0
??
??:0
_start
??:?

Awk解析出非-rdynamic输出的+<addr>编号:

./stacktrace_on_signal_safe.out(+0x125f)[0x55984828825f]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x42520)[0x7f8644a1e520]
./stacktrace_on_signal_safe.out(+0x12bb)[0x5598482882bb]
./stacktrace_on_signal_safe.out(+0x12f1)[0x5598482882f1]
./stacktrace_on_signal_safe.out(+0x133e)[0x55984828833e]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(+0x29d90)[0x7f8644a05d90]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0x80)[0x7f8644a05e40]
./stacktrace_on_signal_safe.out(+0x1125)[0x559848288125]

如果你还想将实际的信号数打印到stdout，这里有一个异步信号安全实现int到字符串:使用write或异步安全函数从信号处理程序打印int，因为printf不是。

在Ubuntu 22.04上测试。

C++23 <stacktrace>

与许多其他答案一样，本节忽略了问题的异步信号安全方面，这可能导致代码在崩溃时死锁，这可能会很严重。我们只希望有一天c++标准会添加一个boost::stacktrace::safe_dump_to类函数来一劳永逸地解决这个问题。

这将是一般更优秀的c++堆栈跟踪选项，正如前面提到的:在C或c++中打印调用堆栈，因为它显示行号并自动为我们执行需求。

stacktrace_on_signal.cpp

#include <stacktrace>
#include <iostream>

#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void handler(int sig) {
    (void)sig;
    /* De-register this signal in the hope of avoiding infinite loops
     * if asyns signal unsafe things fail later on. But can likely still deadlock. */
    signal(sig, SIG_DFL);
    // std::stacktrace::current
    std::cout << std::stacktrace::current();
    // C99 async signal safe version of exit().
    _Exit(1);
}

void my_func_2(void) {
    *((int*)0) = 1;
}

void my_func_1(double f) {
    (void)f;
    my_func_2();
}

void my_func_1(int i) {
    (void)i;
    my_func_2();
}

int main() {
    signal(SIGSEGV, handler);
    my_func_1(1);
}

编译并运行:

g++ -ggdb3 -O2 -std=c++23 -Wall -Wextra -pedantic -o stacktrace_on_signal.out stacktrace_on_signal.cpp -lstdc++_libbacktrace
./stacktrace_on_signal.out

在GCC 12.1上从源代码编译的输出，Ubuntu 22.04:

   0# handler(int) at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:11
   1#      at :0
   2# my_func_2() at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:16
   3#      at :0
   4#      at :0
   5#      at :0
   6#

我认为它错过了my_func_1，由于优化被打开，通常没有什么我们可以做的AFAIK。用-O0代替会更好:

   0# handler(int) at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:11
   1#      at :0
   2# my_func_2() at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:16
   3# my_func_1(int) at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:26
   4#      at /home/ciro/stacktrace_on_signal.cpp:31
   5#      at :0
   6#      at :0
   7#      at :0
   8#

但不知道为什么梅恩没有出现。

backtrace_simple

https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/releases/gcc-12.1.0/libstdc%2B%2B-v3/src/libbacktrace/backtrace-supported.h.in#L45提到backtrace_simple是安全的:

/* BACKTRACE_USES_MALLOC will be #define'd as 1 if the backtrace
   library will call malloc as it works, 0 if it will call mmap
   instead.  This may be used to determine whether it is safe to call
   the backtrace functions from a signal handler.  In general this
   only applies to calls like backtrace and backtrace_pcinfo.  It does
   not apply to backtrace_simple, which never calls malloc.  It does
   not apply to backtrace_print, which always calls fprintf and
   therefore malloc.  */

但它使用起来似乎不太方便，主要是一个内部工具。

标准：：basic_stacktrace

这就是std::stacktrace的基础，根据:https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/basic_stacktrace

它有一个分配器参数，cppreference将其描述为:

为在热路径或嵌入式环境中使用basic_stacktrace提供了自定义分配器的支持。用户可以在堆栈上或其他适当的地方分配stacktrace_entry对象。

所以我想知道如果basic_stacktrace本身是异步信号安全的，如果它不可能使std::stacktrace的一个版本也与自定义分配器，例如:

写入磁盘上的文件，如boost::stacktrace::safe_dump_to 或者写入某个预先分配的具有最大大小的堆栈缓冲区

https://apolukhin.github.io/papers/stacktrace_r1.html可能是提案，提到:

关于信号安全的注意:本建议并不试图为捕获和解码堆栈跟踪提供信号安全的解决方案。这种功能目前还不能在一些流行的平台上实现。然而，本文试图提供一个可扩展的解决方案，通过提供一个信号安全分配器和改变堆栈跟踪实现细节，有可能使信号安全。

只是得到核心转储吗?

核心转储允许您使用GDB检查内存:当程序的核心转储文件具有命令行参数时，如何使用GDB分析它?所以它比只有痕迹更强大。

只要确保你正确地启用了它，特别是在Ubuntu 22.04上，你需要:

echo 'core' | sudo tee /proc/sys/kernel/core_pattern

或者要学习使用apport，请参见:https://askubuntu.com/questions/1349047/where-do-i-find-core-dump-files-and-how-do-i-view-and-analyze-the-backtrace-st/1442665#1442665

如果你仍然想像我一样独自去做，你可以链接到bfd，避免使用addr2line，就像我在这里所做的:

https://github.com/gnif/LookingGlass/blob/master/common/src/platform/linux/crash.c

这将产生输出:

[E]        crash.linux.c:170  | crit_err_hdlr                  | ==== FATAL CRASH (a12-151-g28b12c85f4+1) ====
[E]        crash.linux.c:171  | crit_err_hdlr                  | signal 11 (Segmentation fault), address is (nil)
[E]        crash.linux.c:194  | crit_err_hdlr                  | [trace]: (0) /home/geoff/Projects/LookingGlass/client/src/main.c:936 (register_key_binds)
[E]        crash.linux.c:194  | crit_err_hdlr                  | [trace]: (1) /home/geoff/Projects/LookingGlass/client/src/main.c:1069 (run)
[E]        crash.linux.c:194  | crit_err_hdlr                  | [trace]: (2) /home/geoff/Projects/LookingGlass/client/src/main.c:1314 (main)
[E]        crash.linux.c:199  | crit_err_hdlr                  | [trace]: (3) /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xeb) [0x7f8aa65f809b]
[E]        crash.linux.c:199  | crit_err_hdlr                  | [trace]: (4) ./looking-glass-client(_start+0x2a) [0x55c70fc4aeca]