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1 backtrace和frame

一般来说，查看函数调用栈，主要是为了研究函数的调用过程。

一般使用下面的命令进行查看：

  • backtrace

    • 查看函数的调用顺序（函数调用栈的信息）

  • frame N

    • 切换到栈编号为N的上下文中（具体栈编号是什么在下面的实际案例中会有）

  • info frame

    • 查看当前函数调用栈帧的信息

至于什么是栈帧信息，大概就是下图的样子，这里不再多介绍，后面还会有文章学习函数栈帧的概念，或者推荐大家去阅读程序员的自我修养。

  • 上面有一个info frame命令，我们在前几篇文章已经学习过info的几个命令。下面再介绍几个下图中的info命令：

2 使用GDB进行函数调用栈的查看的实际代码案例

我们还是给出以下代码，作为这次调试的代码：

frame.c

#include <stdio.h>


int sum(int n)
{
    int ret = 0;
    
    if( n > 0 )
    {
        ret = n + sum(n-1);
    }
    
    return ret;
}


int main()
{
    int s = 0;
    
    s = sum(10);
    
    printf("sum = %d\n", s);
    
    return 0;
}

上述代码很简单，sum函数是一个递归的求解过程，最终求得1+2+3+…+n

  • 开始进行调试：

  • 首先将程序编译，并打开gdb调试，这在前几篇文章已经做过很多次，大概如下图所示的步骤：

  • 然后我们再sum函数处打一个断点，并给出条件，当n==0的时候断点成立

  • break sum if n==0

  • 查看断点是否打上：info breakpoints

  • 运行程序：continue

  • 运行上述几个步骤后，程序运行到sum函数，并在sum函数递归调用到n==0的时候停止：

  • 此时，函数调用被中断，我们现在来使用backtrace命令来查看之前sum函数的调用栈的顺序（左侧的#0 ，#1…就是栈的编号）：

  • 此时程序运行到n==0，本应该继续运行sum函数，但是却被我们的断点中断了。所以此时停在最后一层的sum函数递归调用上。且是停在sum函数中的第6行：

  • 我们连续输入两次next，并且查看当前程序的栈信息：

  • 程序运行到13行停下来了，这一行是本该return的。此时的函数栈中 n==0，ret==0,这个ret就差返回给上一层函数调用了。

  • 现在我们来使用info registers查看当前的函数调用过程的各个寄存器的值，并使用info frame查看当前函数调用过程的函数栈帧的详细信息：

  • 如上图，寄存器比较多，这里我们只关心一个寄存器，ebp，ebp寄存器保存的是调用这个函数的函数（也就是上一个函数，在这里是#1号栈对应的函数）栈帧基地址（old_ebp）。可以看到，此时的函数栈帧中的ebp地址为0xbffff088。注意你自己运行的话地址可能与我的不一样。这个地址中保存的是上一个函数，其实就是1号栈的基地址。我们使用以下命令来查看该地址处的内容：

  • x /1bx 0xbffff088 //显示结果为：

  • 如上图，红框内的内容，就是#1号栈的基地址。当然我们可以验证：连续输入两个next命令，程序就会把返回值返回给#1号栈的函数调用。那么此时再输入info args，n就等于1，因为此时位于#1号栈中。然后在输入info registers命令查看#1号栈的寄存器值信息，如下：

  • 如上图，#1号栈中的ebp值为0xbffff0b8，与我们上面在#0号栈中查询的值是一样的。这与函数栈帧的理论也是完全相符的。

上面的调试内容，非常简单，我们并没有调试什么bug，而是通过上述内容，学习一些调试的技巧。

3 总结

  • 本节内容学习如何使用GDB查看函数的调用栈信息。

  • 本文章参考狄泰软件学院相关课程 想学习的可以加狄泰软件学院群， 群聊号码：199546072

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