淺析backtrace(棧回溯)的實(shí)現(xiàn)

1、淺析backtrace（?；厮荩┑膶?shí)現(xiàn) 在aarch64（arm64平臺(tái)）測(cè)試環(huán)境下，使用gdb調(diào)試在test3上設(shè)置斷點(diǎn)并運(yùn)行程序。此時(shí)，程序流程為：main（） - test1（3， 8） - test2（3） - test3（3）。

2、此時(shí)，backtrace（堆棧追蹤）就顯得尤為重要，它允許在離線狀態(tài)下分析的關(guān)鍵信息，并通過函數(shù)?；厮菡业匠鲥e(cuò)對(duì)應(yīng)的函數(shù)，結(jié)合程序設(shè)計(jì)，大部分bug可以定位。本文將主要探討cortex-m架構(gòu)的棧布局以及棧回溯的底層原理和解決方。cortex-m架構(gòu)的棧布局與壓棧入棧機(jī)制密切相關(guān)。

3、backtrace功能主要基于函數(shù)調(diào)用棧的概念，實(shí)現(xiàn)原理在于利用棧中的信息追蹤程序路徑和調(diào)用關(guān)系。在Linux中，glibc提供backtrace（）函數(shù)，gdb則是一個(gè)強(qiáng)大的調(diào)試器，能實(shí)時(shí)追蹤程序，獲取調(diào)用棧信息。libunwind庫在不同平臺(tái)和架構(gòu)上運(yùn)行，提供簡單API接口，同樣支持backtrace功能。

4、FP的主要功能在于棧回溯，幫助追蹤子程序調(diào)用關(guān)系，即backtrace。當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，F(xiàn)P會(huì)記錄下調(diào)用層次，并在棧中保存。以ARM CC5為例，?；厮萆婕癋P、LR和參數(shù)的保存，通過查找FP指向的棧頂，可追溯調(diào)用鏈。

5、實(shí)現(xiàn)backtrace功能，模擬gdb的反向跟蹤，通過棧幀中的幀指針回溯調(diào)用鏈。在kernel/printf.c中實(shí)現(xiàn)backtrace函數(shù)，調(diào)試sys_sleep并觀察輸出。最后，實(shí)驗(yàn)著重于alarm功能的實(shí)現(xiàn)，涉及調(diào)用的信號(hào)處理和中斷管理，包括時(shí)鐘中斷計(jì)數(shù)和進(jìn)程狀態(tài)恢復(fù)。

6、backtrace實(shí)驗(yàn)要求在printf.c中實(shí)現(xiàn)回溯功能，通過跟蹤每個(gè)棧幀的frame pointer（調(diào)用者frame pointer的）來打印每個(gè)棧幀保存的返回。至于具體實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)未提供詳細(xì)步驟和結(jié)果。Alarm（hard）部分涉及陷阱處理，包括trap的復(fù)習(xí)和實(shí)現(xiàn)。階段1通過test0調(diào)用handler，階段2關(guān)注于恢復(fù)中斷代碼的。

為什么要初始化堆棧?

所以，接下來的內(nèi)容，就是經(jīng)過一定的探究，試圖來解釋一下，為何要初始化堆棧，即：\x0d\x0a為何C語言的函數(shù)調(diào)用要用到堆棧，而匯編卻不需要初始化堆棧。\x0d\x0a\x0d\x0a要明白這個(gè)問題，首先要了解堆棧的作用。

總的來說，堆棧的作用就是：保存現(xiàn)場(chǎng)/上下文，傳遞參數(shù)。保存現(xiàn)場(chǎng)/上下文 現(xiàn)場(chǎng)，意思就相當(dāng)于發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，總有一些現(xiàn)場(chǎng)的情況，要記錄下來的，否則被別人破壞掉之后，你就無法恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)了。

堆棧的初始化：在程序開始之前，需要初始化堆棧。通常情況下，堆棧指針被設(shè)置為堆棧的起始。 壓入數(shù)據(jù)：當(dāng)程序到一個(gè)子程序、函數(shù)或中斷處理程序時(shí)，需要將返回和局部變量等數(shù)據(jù)壓入堆棧中。這可以通過將數(shù)據(jù)寫入堆棧指針?biāo)赶虻膬?nèi)存來實(shí)現(xiàn)。