关于 C/C++ Release /O3 /OX 下线程调用堆栈回溯的问题

2024-03-12 18:04

本文主要是介绍关于 C/C++ Release /O3 /OX 下线程调用堆栈回溯的问题,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在 C/C++ Release /O3 /OX 下并且不带 -g3 的情况下,人们几乎没有办法获取到线程调用堆栈的信息,在其它高级语言之中(例如:C#、Go)均可以正确捕获堆栈信息,但这在 C/C++ 之中是无法实现的,编译调试版本是可行的。

举个例子;

在 Windows 平台编译的程序,带上符号表 *.pdb 的情况下,我们的确可以办到堆栈回溯,但这不可能把 *.pdb 发行给第三方,就像在 UNIX平台上面编译程序,不可能带 -g、或者 -g3 把调试符号信息编译到二进制里面。

这个时候正确的 C/C++ 堆栈回溯,就需要开发人员在工程上自己实现了,这里最重要的是效能,不能因为 C/C++ 堆栈回溯而提高 CPU负载成本,这得不偿失。

本文将举例如何实现一个简单的调用堆栈记录,回溯就不在本文过多累赘,大家都可以记录下调用堆栈的记录就不存在,还不知道怎么去读取它。

那么首先就需要实现调用堆栈记录的核心函数,对于协程(有栈)实现方式类似,但不是把调用栈帧信息保存在数据之中。

例子实现:

struct func_stack_frame_t
{const char* file;const char* func;int         line;
};static thread_local func_stack_frame_t  sf[100];
static thread_local func_stack_frame_t* sf_rsp = sf;void PushStackFrame(const char* file, const char* func, int line) noexcept 
{func_stack_frame_t* rsp = sf_rsp;if (rsp >= sf_rsp + arraysizeof(sf)) {exit(-1); // 线程函数调用堆栈递归层数过深,导致了一个致命崩溃错误!}rsp->file = file;rsp->func = func;rsp->line = line;sf_rsp++;
}void PopStackFrame() noexcept 
{func_stack_frame_t* rsp = --sf_rsp;if (rsp < sf){exit(-1); // 致命错误,???弹出调用堆栈不成对。} 
}

为什么保存 const char*?而不是保存 std::string,这是因为人们在 C/C++ 之中使用的集合数据,如: "" 静态字符串、{xxxxx} 静态数量集合等,会根据情况编译展开为逐行赋值的代码或存入DB数据段。

但 "" 静态字符串在 C/C++ 之中都是存储到 DB数段上面的,程序之中通过OFFSET相对偏移量来引用这些静态字符串,这就带来了一个确切的问题,人们必须避免把 C/C++ 静态字符串在复制、或无意义赋值到容器字符串上,这会带来一些额外性能及内存负载的问题。

根据上述的接口,提供了两个核心函数:

PushStackFrame (压入栈帧)

PopStackFrame   (弹出栈帧)

PushStackFrame 在一个函数 start 时执行,但是行号是调用 PushStackFrame 函数时传入的,如果期望在下一层反弹上层栈帧有一些可行办法,后续在谈。

PopStackFrame  在一个函数执行到 end 时执行。

那么一个好的 idea 是这样滴,童鞋们定义一个 C/C++ 宏编程函数:

#define __FUNC_SF__                                   \
struct __func_stack_frame_t__ final {                 \__func_stack_frame_t__() noexcept {               \PushStackFrame(__FILE__, __FUNC__, __LINE__); \}                                                 \~__func_stack_frame_t__() noexcept {              \PopStackFrame();                              \}                                                 \
} __st_func_stack_frame__;

那么大家可以在一个用户函数之中调用它,举个例子:

int main(int argc, const char* argv[]) noexcept
{__FUNC_SF__;// 你的自定义执行的 C/C++ 代码。int x = 10;int y = 20;int sum = x + y;printf("sum: %d\n", sum);// 到这里会利用C/C++ RAII机制自动弹出压入的调用堆栈信息。
}

那么假设 __FUNC_SF__ 在文件之中的行号是第3行,那么记录的当前栈帧行号就是3,但若我们要调用自己用户函数,并且函数步入到另外一个函数之中,假设为 test。

例子;

int test() noexcept
{__FUNC_SF__;
}int main(int argc, const char* argv[]) noexcept
{__FUNC_SF__;test();
}

那么如何才能正确的记录调用test 的行号呢?一般大致上会有两个可行解决问题的方法:

1、每个函数下一层级函数上面都增加一个 int line 的参数,在 __FUNC_SF__ 宏之中做一些特殊处理,把这个 line 参数输入给这个宏,该宏在把压入栈帧的同时,把压入改变栈之前的栈帧当前行号修改为该 line 参数。

获取当前行号,可以使用 __LINE__  C/C++ 语言编译器宏。

2、定义一个可变参数宏,在通过该可变参数宏函数实现之中,在调用转发 func 之前把当前的栈帧的行号修改为 __LINE__。

#define CALL(func, ...) func(__VA_ARGS__)

在上述代码之中:

sf_rsp 线程存储变量(TLS)即为当前线程调用堆栈的当前指针,所以如果我们想要改变调用堆栈执行到的行号,只需要修改 sf_rsp->line 的值就可以。

那么这就可以完美实现,线程调用堆栈的记录,协同程序调用堆栈记录方法是大同小异的,只是对于协程的调用堆栈记录上,会稍许麻烦一些。

关联宏编程函数实现:

#if defined(__GNUC__) /* __FUNCTION__ */
#define __FUNC__ __PRETTY_FUNCTION__
#elif defined(_MSC_VER)
#define __FUNC__ __FUNCSIG__
#else
#define __FUNC__ __func__
#endif#ifndef arraysizeof
#define arraysizeof(array_) (sizeof(array_) / sizeof(*array_))
#endif

这篇关于关于 C/C++ Release /O3 /OX 下线程调用堆栈回溯的问题的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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