【问题标题】:Best way to invoke gdb from inside program to print its stacktrace?从程序内部调用 gdb 以打印其堆栈跟踪的最佳方法?
【发布时间】:2011-03-10 06:28:01
【问题描述】:

使用这样的函数:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>

void print_trace() {
    char pid_buf[30];
    sprintf(pid_buf, "--pid=%d", getpid());
    char name_buf[512];
    name_buf[readlink("/proc/self/exe", name_buf, 511)]=0;
    int child_pid = fork();
    if (!child_pid) {           
        dup2(2,1); // redirect output to stderr
        fprintf(stdout,"stack trace for %s pid=%s\n",name_buf,pid_buf);
        execlp("gdb", "gdb", "--batch", "-n", "-ex", "thread", "-ex", "bt", name_buf, pid_buf, NULL);
        abort(); /* If gdb failed to start */
    } else {
        waitpid(child_pid,NULL,0);
    }
}

我在输出中看到了 print_trace 的详细信息。

还有哪些其他方法可以做到这一点?

【问题讨论】:

  • 有问题吗?它不做的事情?
  • @Adam Shiemke 列出了一些问题。可能是 gdb 可以以更适当的方式调用。可能我需要一些特别的东西来支持多线程。可能有办法让它可移植,或者有特殊的“libstacktrace.so”。讨论。
  • 您可以多次使用 -ex 选项。
  • @Derek Ledbetter,好的,正在申请。
  • 附带说明,有一个用于附加 GDB 的包装库:libdebugme

标签: c linux gdb stack-trace


【解决方案1】:

nobar 已发布a fantastic answer。总之;

因此,您需要一个打印堆栈跟踪的独立函数,该函数具有 gdb 堆栈跟踪所具有的所有功能,并且不会终止您的应用程序。答案是以非交互模式自动启动 gdb 以执行您想要的任务。

这是通过在子进程中执行 gdb、使用 fork() 并编写脚本以在应用程序等待它完成时显示堆栈跟踪来完成的。这可以在不使用核心转储且不中止应用程序的情况下执行。

我相信这就是你要找的东西,@Vi

【讨论】:

  • 看问题中的示例代码。就是那个方法。我正在寻找其他不那么重量级的方法。 addr2line-quality 东西的主要问题是它经常无法显示 gdb 可以显示的行号。
  • @Vi 在他的回答中说他从这个线程中的问题中得到了基本代码。但是,如果您仔细观察,您会发现存在一些差异。你试过了吗?
【解决方案2】:

您在我的另一个答案(现已删除)中提到您还想查看行号。从应用程序内部调用 gdb 时,我不确定如何执行此操作。

但我将与您分享几种打印简单堆栈跟踪的方法,其中包含函数名称及其各自的行号不使用 gdb。其中大部分来自Linux Journal的一篇非常好的文章:

  • 方法#1:

第一种方法是传播它 按顺序打印和记录消息 确定执行路径。在一个 复杂的程序,这个选项可以 变得繁琐乏味,即使, 在一些 GCC 特定的帮助下 宏,它可以简化一点。 例如,考虑一个调试宏 如:

 #define TRACE_MSG fprintf(stderr, __FUNCTION__     \
                          "() [%s:%d] here I am\n", \
                          __FILE__, __LINE__)

您可以快速传播此宏 在整个程序中通过剪切和 粘贴它。当你不需要它时 不再,只需通过以下方式将其关闭 将其定义为无操作。

  • 方法#2:(它没有说明行号,但我使用方法4)

获取堆栈回溯的更好方法, 然而,是使用一些 提供的特定支持功能 glibc。关键是 backtrace(), 从中导航堆栈帧 调用点到开头 该程序并提供了一个数组 返回地址。然后你可以映射 每个地址到一个的主体 代码中的特定功能 查看目标文件 nm 命令。或者,你可以这样做 更简单的方法——使用 backtrace_symbols()。 这个函数转换一个列表 返回地址,由 backtrace(),进入字符串列表, 每个都包含函数名 函数内的偏移量和 退货地址。字符串列表是 从你的堆空间分配(好像 你调用了 malloc()),所以你应该 完成后立即释放() 它。

我鼓励您阅读它,因为该页面有 source code 示例。为了将地址转换为函数名,您必须使用 -rdynamic 选项编译您的应用程序。

  • 方法 #3:(方法 2 的更好方法)

一个更有用的应用程序 这种技术正在堆放 回溯信号处理程序和 让后者抓住所有的“坏” 您的程序可以接收的信号 (SIGSEGV、SIGBUS、SIGILL、SIGFPE 和 类似)。这样,如果你的程序 不幸的是崩溃了,你没有 用调试器运行它,你可以 获取堆栈跟踪并知道在哪里 发生故障。这种技术也 可用于了解您的 程序正在循环,以防它停止 回应

here 提供了此技术的实现。

  • 方法#4:

我对方法 #3 进行了一个小改进,以打印行号。这也可以复制到方法 #2 上。

基本上,我followed a tip 使用 addr2line

将地址转换为文件名和 行号。

下面的源代码打印所有本地函数的行号。如果调用另一个库中的函数,您可能会看到几个 ??:0 而不是文件名。

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

void bt_sighandler(int sig, struct sigcontext ctx) {

  void *trace[16];
  char **messages = (char **)NULL;
  int i, trace_size = 0;

  if (sig == SIGSEGV)
    printf("Got signal %d, faulty address is %p, "
           "from %p\n", sig, ctx.cr2, ctx.eip);
  else
    printf("Got signal %d\n", sig);

  trace_size = backtrace(trace, 16);
  /* overwrite sigaction with caller's address */
  trace[1] = (void *)ctx.eip;
  messages = backtrace_symbols(trace, trace_size);
  /* skip first stack frame (points here) */
  printf("[bt] Execution path:\n");
  for (i=1; i<trace_size; ++i)
  {
    printf("[bt] #%d %s\n", i, messages[i]);

    /* find first occurence of '(' or ' ' in message[i] and assume
     * everything before that is the file name. (Don't go beyond 0 though
     * (string terminator)*/
    size_t p = 0;
    while(messages[i][p] != '(' && messages[i][p] != ' '
            && messages[i][p] != 0)
        ++p;

    char syscom[256];
    sprintf(syscom,"addr2line %p -e %.*s", trace[i], p, messages[i]);
        //last parameter is the file name of the symbol
    system(syscom);
  }

  exit(0);
}


int func_a(int a, char b) {

  char *p = (char *)0xdeadbeef;

  a = a + b;
  *p = 10;  /* CRASH here!! */

  return 2*a;
}


int func_b() {

  int res, a = 5;

  res = 5 + func_a(a, 't');

  return res;
}


int main() {

  /* Install our signal handler */
  struct sigaction sa;

  sa.sa_handler = (void *)bt_sighandler;
  sigemptyset(&sa.sa_mask);
  sa.sa_flags = SA_RESTART;

  sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL);
  sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);
  /* ... add any other signal here */

  /* Do something */
  printf("%d\n", func_b());
}

这段代码应该编译为:gcc sighandler.c -o sighandler -rdynamic

程序输出:

Got signal 11, faulty address is 0xdeadbeef, from 0x8048975
[bt] Execution path:
[bt] #1 ./sighandler(func_a+0x1d) [0x8048975]
/home/karl/workspace/stacktrace/sighandler.c:44
[bt] #2 ./sighandler(func_b+0x20) [0x804899f]
/home/karl/workspace/stacktrace/sighandler.c:54
[bt] #3 ./sighandler(main+0x6c) [0x8048a16]
/home/karl/workspace/stacktrace/sighandler.c:74
[bt] #4 /lib/tls/i686/cmov/libc.so.6(__libc_start_main+0xe6) [0x3fdbd6]
??:0
[bt] #5 ./sighandler() [0x8048781]
??:0

更新 2012/04/28 对于最近的 linux 内核版本,上面的 sigaction 签名已过时。我还通过从this answer 获取可执行文件名称对其进行了一些改进。这是up to date version

char* exe = 0;

int initialiseExecutableName() 
{
    char link[1024];
    exe = new char[1024];
    snprintf(link,sizeof link,"/proc/%d/exe",getpid());
    if(readlink(link,exe,sizeof link)==-1) {
        fprintf(stderr,"ERRORRRRR\n");
        exit(1);
    }
    printf("Executable name initialised: %s\n",exe);
}

const char* getExecutableName()
{
    if (exe == 0)
        initialiseExecutableName();
    return exe;
}

/* get REG_EIP from ucontext.h */
#define __USE_GNU
#include <ucontext.h>

void bt_sighandler(int sig, siginfo_t *info,
                   void *secret) {

  void *trace[16];
  char **messages = (char **)NULL;
  int i, trace_size = 0;
  ucontext_t *uc = (ucontext_t *)secret;

  /* Do something useful with siginfo_t */
  if (sig == SIGSEGV)
    printf("Got signal %d, faulty address is %p, "
           "from %p\n", sig, info->si_addr, 
           uc->uc_mcontext.gregs[REG_EIP]);
  else
    printf("Got signal %d\n", sig);

  trace_size = backtrace(trace, 16);
  /* overwrite sigaction with caller's address */
  trace[1] = (void *) uc->uc_mcontext.gregs[REG_EIP];

  messages = backtrace_symbols(trace, trace_size);
  /* skip first stack frame (points here) */
  printf("[bt] Execution path:\n");
  for (i=1; i<trace_size; ++i)
  {
    printf("[bt] %s\n", messages[i]);

    /* find first occurence of '(' or ' ' in message[i] and assume
     * everything before that is the file name. (Don't go beyond 0 though
     * (string terminator)*/
    size_t p = 0;
    while(messages[i][p] != '(' && messages[i][p] != ' '
            && messages[i][p] != 0)
        ++p;

    char syscom[256];
    sprintf(syscom,"addr2line %p -e %.*s", trace[i] , p, messages[i] );
           //last parameter is the filename of the symbol
    system(syscom);

  }
  exit(0);
}

并像这样初始化:

int main() {

  /* Install our signal handler */
  struct sigaction sa;

  sa.sa_sigaction = (void *)bt_sighandler;
  sigemptyset (&sa.sa_mask);
  sa.sa_flags = SA_RESTART | SA_SIGINFO;

  sigaction(SIGSEGV, &sa, NULL);
  sigaction(SIGUSR1, &sa, NULL);
  /* ... add any other signal here */

  /* Do something */
  printf("%d\n", func_b());

}

【讨论】:

【解决方案3】:

如果您使用的是 Linux,标准 C 库包括一个名为 backtrace 的函数,它使用帧的返回地址填充一个数组,以及另一个名为 backtrace_symbols 的函数,它将从 backtrace 和查找相应的函数名称。这些记录在GNU C Library manual 中。

那些不会显示参数值、源代码行等,它们只适用于调用线程。但是,它们应该比以这种方式运行 GDB 快得多(并且可能不那么不稳定),因此它们占有一席之地。

【讨论】:

  • 实际上我插入到程序中的 sn-p 首先输出带有 backtrace_symbols 的回溯,然后启动 gdb 以输出所有线程的完全注释的堆栈跟踪。如果 gdb 失败,我还有 backtrace 的堆栈跟踪。
【解决方案4】:

abort() 不是更简单吗?

这样,如果它发生在现场,客户可以将核心文件发送给您(我不知道有多少用户参与到 my 应用程序中,希望我强迫他们调试它)。

【讨论】:

  • 我不需要中止。我需要一个堆栈跟踪。打印后程序可以继续。我喜欢“bt full”的冗长
  • 另外 print_trace() 方式是相当不具侵入性的。如果gdb in not found 程序可以继续而不打印堆栈跟踪。
  • @Vi,好的,对不起,我没有任何帮助:o/
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