深入了解backtrace

一、backtrace是什么？

backtrace是一个函数，主要用于获取函数调用栈信息。当程序崩溃或者抛出异常时，我们可以通过backtrace来检查错误发生的位置。

二、如何使用backtrace？

使用backtrace需要包含以下头文件：

#include<execinfo.h>

使用backtrace函数需要提供一个指针数组和一个整数参数，指针数组用于存储函数调用栈信息，整数参数表示最多需要获取多少层函数调用栈信息。函数的返回值是实际获取到的函数调用栈信息的条数。

void* buffer[100];
int size = backtrace(buffer, 100);

三、如何解析backtrace的结果？

使用backtrace获取到函数调用栈信息后，我们还需要解析这些信息才能知道错误发生的具体位置。我们可以使用backtrace_symbols函数来获取函数调用栈信息的字符串表示。

char** strings = backtrace_symbols(buffer, size);
for (int i = 0; i < size; i++) {
    printf("%s\n", strings[i]);
}
free(strings);

backtrace_symbols函数返回一个指针数组，其中每个元素都是一个字符串，表示函数调用栈信息的一行。解析结果可能类似于下面这样：

./a.out(main+0x1a) [0x4015ea]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf1) [0x7f1a64dcca41]
./a.out(_start+0x2a) [0x4014ea]

每行信息表示了一次函数调用，其中包含了函数名、函数地址、函数偏移量等信息。我们可以从这些信息中获取到函数调用的位置。

四、如何将backtrace作用于开发中？

我们可以将backtrace与日志等工具结合使用，当程序出现崩溃或异常时，将backtrace信息记录到日志中，方便排查问题。也可以将backtrace信息输出到屏幕上，让用户能够看到程序的错误位置，提高用户体验。

下面是一个简单的例子，将backtrace信息输出到标准错误流中：

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

void dump_trace() {
    void* buffer[100];
    int size = backtrace(buffer, 100);
    char** strings = backtrace_symbols(buffer, size);
    fprintf(stderr, "---------backtrace start----------\n");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        fprintf(stderr, "%s\n", strings[i]);
    }
    free(strings);
    fprintf(stderr, "---------backtrace end----------\n");
}

void func3() {
    dump_trace();
}

void func2() {
    func3();
}

void func1() {
    func2();
}

int main() {
    func1();
    return 0;
}

运行上面的程序，我们可以得到以下输出：

---------backtrace start----------
./a.out(func3+0x9) [0x400a02]
./a.out(func2+0x9) [0x400a4d]
./a.out(func1+0x9) [0x400a98]
./a.out(main+0xe) [0x400ab0]
/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6(__libc_start_main+0xf1) [0x7fe3c5e0e8b1]
./a.out(_start+0x2a) [0x4008da]
---------backtrace end----------

我们可以看到，backtrace输出了函数调用栈信息，我们可以从中得到main函数调用了func1、func2和func3函数，而func3函数又调用了dump_trace函数，从而输出了backtrace信息。