Linux内核调试方法总结之栈帧

摘要:
堆栈帧堆栈帧和指针可以说是C语言的精髓。进入func函数段后,func函数按下堆栈。基本顺序与按下堆栈的主功能相同。回溯通过函数堆栈帧的逆推断获得。我们应该关注堆栈框架的原因是,代码调试最有效的方法是在系统崩溃时获取系统运行上下文,包括寄存器组值和函数调用堆栈。通过这种方式,我们可以缩小位置范围,并详细了解函数输入参数和执行的指令。

栈帧

栈帧和指针可以说是C语言的精髓。栈帧是一种特殊的数据结构,在C语言函数调用时,栈帧用来保存当前函数的父一级函数的栈底指针,当前函数的局部变量以及被调用函数返回后下一条汇编指令的地址。如下图所示:

Linux内核调试方法总结之栈帧第1张                       

栈帧位于栈内存中,接下里我们用一个实例展示一下栈帧的入栈和退栈过程。

 stackframe.c

#include <stdio.h>

int func(int m, int n)

{

  return m+n;

}

int main()

{

  int m = 8;

  int n = 6;

 

  func(m, n);

 

  return 0;

}

#gcc –g stackframe.c –o stackframe (编译)

#objdump –dS stackframe > stackframe.S (反汇编)

 Linux内核调试方法总结之栈帧第2张

从133~139行我们可以看到main函数栈帧的形成过程(入栈操作):

1)    push %rbp 将上一级函数栈帧的栈底指针压栈

2)    mov %rsp, %rbp 将BP指针指向SP,因为上一级函数的栈顶指针是下一级函数的栈底指针,证明栈帧是依次向下增长的

3)    sub $0x10, %rsp SP栈顶指针向下位移16个字节,即创建main函数栈帧。这个地方为什么是16个字节呢?是因为上一级函数栈底指针和当前函数返回时下一条指令地址各占4个字节,m和n两个整形变量各占4个字节,加起来就是16个字节。

4)    movl $0x8, -0x4(%rbp) 将变量m压栈

5)    movl $0x6, -0x8(%rbp) 将变量n压栈

6)    mov -0x8(%rbp), %edx      将m变量值加载到edx寄存器

mov -0x4(%rbp), %eax     将n变量值加载到eax寄存器

mov %edx, %esi

mov %eax, %edi

7)callq 4004c4 <func> 调用callq指令跳转到func函数段,同时压栈EIP+4,即返回func函数时下一条可执行指令的地址

 Linux内核调试方法总结之栈帧第3张

从func函数的反汇编代码可以看到,0x4004c4地址就是func函数开始处,和前面的callq对应。在进入func函数段之后,就是func函数压栈的动作,基本顺序和前面的main函数压栈过程一致。这个地方需要注意的是,首先是mov %edi, -0x4(rbp),从前面的汇编代码可以看到%edi保存的是n变量的值,其次才执行mov %esi, -0x8(rbp)压栈m变量值,证明函数参数的传递顺序是从右往左。另外,这个操作过程演示了实参传递的过程,那么形参传递和指针传递又是怎么样的呢?有兴趣可以试一下。

 

前面的描述详细介绍了函数栈帧的形成过程,也就是函数调用的底层实现。之所以要重点介绍这一部分内容,是因为在Linux系统出现死机或者异常重启情况时,我们通常会获取死机时的backtrace信息,即函数调用顺序和函数入参,这样我们就可以精准地定位到导致死机的代码段进一步分析。而backtrace就是通过对函数栈帧进行逆推得到的。

 

前面介绍的是Intel X86架构栈帧的实现原理,和ARM平台上的栈帧实现略有差异,ARM平台栈帧会依次压栈PC指针寄存器值,LR返回指针寄存器值,SP栈顶指针寄存器值,FP栈底指针寄存器值,函数入参,局部变量,即将调用的函数的参数。从本质上讲,栈帧是为了记录函数调用过程,不同平台会压栈不同的数据,但是基本上都是大同小异的。

之所以要重点介绍栈帧这一部分内容,是因为代码调试的最有效方法是获取系统崩溃时的系统运行上下文,包括寄存器组值、函数调用栈,这样我们就能缩小定位范围,详细地知道函数的入参,执行到哪一条指令出的问题。这种backtrace的思路贯穿Linux内核调试、Native层应用调试(用户空间C/C++可执行文件、静态库、动态库)、Java层调试,因此衍生出了ramdump, coredump, Exception.printStack()等技术,其目的就是为了获取函数调用栈信息。

免责声明:文章转载自《Linux内核调试方法总结之栈帧》仅用于学习参考。如对内容有疑问,请及时联系本站处理。

上篇电脑运行msi安装包提示the error code is 2503/2502如何解决Android直播实现 Android端推流、播放下篇

宿迁高防,2C2G15M,22元/月;香港BGP,2C5G5M,25元/月 雨云优惠码:MjYwNzM=

相关文章

linux Nginx 日志脚本

这篇文章主要介绍了nginx日志切割脚本、nginx日志分析脚本等,需要的朋友可以参考下。 参考自:http://www.jbxue.com/article/13927.html任务计划 crontab -l 1 15 * * * /home/dongnan/sh/split.sh >> /home/dongnan/sh/cron.log 2&...

gcc中gdb调试工具的使用

首先,利用gcc编译源文件时添加 -g 选项生成可调试的文件,例如,要调试test.c文件,输入命令 $ gcc -g test.c -o test_gdb 生成test_gdb文件。 然后,运行命令 $ gdb test_gdb 可进入调试模式。 在调试模式中,(gdb) 表明此时可输入命令,常用的gdb调试命令如下: GDB常用命令 格式 含义 简...

Linux客户端终端(命令行)访问samba

Linux客户端要连接samba/windows文件服务器时,需使用smbmount或mount指令:  smbmount //sambaserver/d /mnt/d -o username=aaa,password=bbb  smbmount //sambaserver/d /mnt/d -o username=aaa%bbb  mount -t sm...

TensorFlow 编程基础

1、TensorFlow   安装:https://www.cnblogs.com/pam-sh/p/12239387.html      https://www.cnblogs.com/pam-sh/p/12241942.html • 是一个开放源代码软件库,用于进行高性能数值计算• 借助其灵活的架构,用户可以轻松地将计算工作部署到多种平台(CPU、G...

Pointer Lock API(1/3):Pointer Lock 的总体认识

前言 指针锁定(Pointer Lock),以前也叫鼠标锁定,提供了基于鼠标随时间的移动(如deltaΔ)的输入方法,不仅仅是视窗区域鼠标的绝对位置。指针锁定让你能够访问原始的鼠标移动,将鼠标事件的目标锁定为单个元素,消除了单个方向上鼠标能够移动的最远距离限制,并且,可以把鼠标从视图中去除(隐藏效果)。 这对于Web的第一人称之类的3D游戏来说,是极为理想...

Linux下nginx 的常用命令

启动启动代码格式:nginx安装目录地址 -c nginx配置文件地址 例如: [root@LinuxServer sbin]# /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf 停止nginx的停止有三种方式: 从容停止   1、查看进程号 [root@LinuxServer...