深入了解backtrace

一、backtrace是什麼？

backtrace是一個函數，主要用於獲取函數調用棧信息。當程序崩潰或者拋出異常時，我們可以通過backtrace來檢查錯誤發生的位置。

二、如何使用backtrace？

使用backtrace需要包含以下頭文件：

#include<execinfo.h>

使用backtrace函數需要提供一個指針數組和一個整數參數，指針數組用於存儲函數調用棧信息，整數參數表示最多需要獲取多少層函數調用棧信息。函數的返回值是實際獲取到的函數調用棧信息的條數。

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

三、如何解析backtrace的結果？

使用backtrace獲取到函數調用棧信息後，我們還需要解析這些信息才能知道錯誤發生的具體位置。我們可以使用backtrace_symbols函數來獲取函數調用棧信息的字元串表示。

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

backtrace_symbols函數返回一個指針數組，其中每個元素都是一個字元串，表示函數調用棧信息的一行。解析結果可能類似於下面這樣：

./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數調用，其中包含了函數名、函數地址、函數偏移量等信息。我們可以從這些信息中獲取到函數調用的位置。

四、如何將backtrace作用於開發中？

我們可以將backtrace與日誌等工具結合使用，當程序出現崩潰或異常時，將backtrace信息記錄到日誌中，方便排查問題。也可以將backtrace信息輸出到屏幕上，讓用戶能夠看到程序的錯誤位置，提高用戶體驗。

下面是一個簡單的例子，將backtrace信息輸出到標準錯誤流中：

#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;
}

運行上面的程序，我們可以得到以下輸出：

---------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----------

我們可以看到，backtrace輸出了函數調用棧信息，我們可以從中得到main函數調用了func1、func2和func3函數，而func3函數又調用了dump_trace函數，從而輸出了backtrace信息。