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

忘记改变你的源代码，用backtrace()函数或宏来做一些hack -这些只是糟糕的解决方案。

作为一个有效的解决方案，我的建议是:

用"-g"标志编译程序，用于将调试符号嵌入二进制(不用担心，这不会影响您的性能)。 在linux上运行下一个命令:"ulimit -c unlimited" -允许系统进行大崩溃转储。 当你的程序崩溃时，在工作目录中你会看到文件“core”。 gdb -batch -ex "backtrace" ./your_program_exe ./core . exe .执行下一个命令，将backtrace输出到标准输出

这将以人类可读的方式(包含源文件名和行号)打印程序的正确可读回溯。 此外，这种方法将给你自由自动化你的系统: 编写一个简短的脚本，检查进程是否创建了核心转储，然后通过电子邮件向开发人员发送回溯信息，或将其记录到一些日志系统中。

我可以帮助Linux版本:函数backtrace, backtrace_symbols和backtrace_symbols_fd可以使用。请参见相应的手册。

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。

在Linux/unix/MacOSX上使用核心文件(您可以通过ulimit或兼容的系统调用启用它们)。在Windows上使用Microsoft错误报告(您可以成为合作伙伴并访问您的应用程序崩溃数据)。

尽管已经提供了描述如何使用GNU libc backtrace()函数1的正确答案，并且我提供了自己的答案，描述了如何确保从信号处理程序的回溯指向fault2的实际位置，但我没有看到任何从回溯输出的要求c++符号的提及。

当从c++程序获得回溯时，可以通过c++filt1运行输出来要求符号，或者直接使用abi::__cxa_demangle1。

1 Linux & OS X 注意，c++filt和__cxa_demangle是特定于GCC的 2 Linux

下面的c++ Linux示例使用与我的其他答案相同的信号处理程序，并演示如何使用c++filt来要求符号。

代码:

class foo
{
public:
    foo() { foo1(); }

private:
    void foo1() { foo2(); }
    void foo2() { foo3(); }
    void foo3() { foo4(); }
    void foo4() { crash(); }
    void crash() { char * p = NULL; *p = 0; }
};

int main(int argc, char ** argv)
{
    // Setup signal handler for SIGSEGV
    ...

    foo * f = new foo();
    return 0;
}

输出(. /测试):

signal 11 (Segmentation fault), address is (nil) from 0x8048e07
[bt]: (1) ./test(crash__3foo+0x13) [0x8048e07]
[bt]: (2) ./test(foo4__3foo+0x12) [0x8048dee]
[bt]: (3) ./test(foo3__3foo+0x12) [0x8048dd6]
[bt]: (4) ./test(foo2__3foo+0x12) [0x8048dbe]
[bt]: (5) ./test(foo1__3foo+0x12) [0x8048da6]
[bt]: (6) ./test(__3foo+0x12) [0x8048d8e]
[bt]: (7) ./test(main+0xe0) [0x8048d18]
[bt]: (8) ./test(__libc_start_main+0x95) [0x42017589]
[bt]: (9) ./test(__register_frame_info+0x3d) [0x8048981]

需求输出(。/test 2>&1 | c++filt):

signal 11 (Segmentation fault), address is (nil) from 0x8048e07
[bt]: (1) ./test(foo::crash(void)+0x13) [0x8048e07]
[bt]: (2) ./test(foo::foo4(void)+0x12) [0x8048dee]
[bt]: (3) ./test(foo::foo3(void)+0x12) [0x8048dd6]
[bt]: (4) ./test(foo::foo2(void)+0x12) [0x8048dbe]
[bt]: (5) ./test(foo::foo1(void)+0x12) [0x8048da6]
[bt]: (6) ./test(foo::foo(void)+0x12) [0x8048d8e]
[bt]: (7) ./test(main+0xe0) [0x8048d18]
[bt]: (8) ./test(__libc_start_main+0x95) [0x42017589]
[bt]: (9) ./test(__register_frame_info+0x3d) [0x8048981]

下面的代码构建在我原来答案中的信号处理程序之上，可以替换上面示例中的信号处理程序，以演示如何使用abi::__cxa_demangle来提取符号。此信号处理程序产生与上面示例相同的需求输出。

代码:

void crit_err_hdlr(int sig_num, siginfo_t * info, void * ucontext)
{
    sig_ucontext_t * uc = (sig_ucontext_t *)ucontext;

    void * caller_address = (void *) uc->uc_mcontext.eip; // x86 specific

    std::cerr << "signal " << sig_num 
              << " (" << strsignal(sig_num) << "), address is " 
              << info->si_addr << " from " << caller_address 
              << std::endl << std::endl;

    void * array[50];
    int size = backtrace(array, 50);

    array[1] = caller_address;

    char ** messages = backtrace_symbols(array, size);    

    // skip first stack frame (points here)
    for (int i = 1; i < size && messages != NULL; ++i)
    {
        char *mangled_name = 0, *offset_begin = 0, *offset_end = 0;

        // find parantheses and +address offset surrounding mangled name
        for (char *p = messages[i]; *p; ++p)
        {
            if (*p == '(') 
            {
                mangled_name = p; 
            }
            else if (*p == '+') 
            {
                offset_begin = p;
            }
            else if (*p == ')')
            {
                offset_end = p;
                break;
            }
        }

        // if the line could be processed, attempt to demangle the symbol
        if (mangled_name && offset_begin && offset_end && 
            mangled_name < offset_begin)
        {
            *mangled_name++ = '\0';
            *offset_begin++ = '\0';
            *offset_end++ = '\0';

            int status;
            char * real_name = abi::__cxa_demangle(mangled_name, 0, 0, &status);

            // if demangling is successful, output the demangled function name
            if (status == 0)
            {    
                std::cerr << "[bt]: (" << i << ") " << messages[i] << " : " 
                          << real_name << "+" << offset_begin << offset_end 
                          << std::endl;

            }
            // otherwise, output the mangled function name
            else
            {
                std::cerr << "[bt]: (" << i << ") " << messages[i] << " : " 
                          << mangled_name << "+" << offset_begin << offset_end 
                          << std::endl;
            }
            free(real_name);
        }
        // otherwise, print the whole line
        else
        {
            std::cerr << "[bt]: (" << i << ") " << messages[i] << std::endl;
        }
    }
    std::cerr << std::endl;

    free(messages);

    exit(EXIT_FAILURE);
}