函数调用堆栈

函数调用堆栈

函数调用堆栈最常用的是收集crash信息,解决问题用的,这方面网上有很多的资料,也有成熟的第三方,如FabricBugly等。这里要说的是单纯的收集当前函数调用堆栈,用于收集卡顿检测、无法复现bug等。

函数调用堆栈的收集有3种方式,前2种方法比较简单,直接调用系统的方法就可以。

第一种方式

//返回的是当前堆栈的地址数组
NSArray<NSNumber *> *arr = [NSThread callStackReturnAddresses];

符号地址

由于 ASLR 的原因,在每次程序启动时,会在指定的进程空间上加上一个随机的偏移量(slide),导致我们看到的 stack address(日志中的地址)和 symbol address(符号对应的地址)无法对应。

随机内存布局(ASLR)是操作系统为防止缓冲区溢出攻击而存在的内存保护机制。该机制通过在程序载入内存时,将地址进行随机偏移来实现。

简单的说,symble addressstack addressslide

获取ASLR

#import <dlfcn.h>
//针对32位和64位处理一下
#if __arm64__ || __x86_64__
#define FILE_BASE_ADDR 0x100000000
#else
#define FILE_BASE_ADDR 0x4000
#endif

Dl_info info;
if (dladdr((const void *)main, &info)){
    int * fbase = (int*)info.dli_fbase;
    printf("ASLR: 0x%lX\n", (unsigned long)(fbase) - FILE_BASE_ADDR);
}

我们可以通过在lldb里执行:

image list -o -f

来验证我们所取得的地址的正确性。

解析

解析可以通过2个命令进行,dwarfdumpatos

dwarfdump

这个命令显示的比较详情,需要自己更进一步解析。

//0x100004260这个就是减过slide的地址
dwarfdump --arch arm64 --lookup 0x100004260 Backtrace.app.dSYM/

---------------------------------------------------------------
 File: Backtrace.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/Backtrace (arm64)
---------------------------------------------------------------
Looking up address: 0x0000000100004260 in .debug_info... found!

0x000382b7: Compile Unit: length = 0x000001b4  version = 0x0004  abbr_offset = 0x00000000  addr_size = 0x08  (next CU at 0x0003846f)

0x000382c2: TAG_compile_unit [110] *
             AT_producer( "Apple LLVM version 9.0.0 (clang-900.0.39.2)" )
             AT_language( DW_LANG_ObjC )
             AT_name( "..Backtrace/Backtrace/ViewController.m" )
             AT_stmt_list( 0x0000773c )
             AT_comp_dir( "../Backtrace" )
             AT_APPLE_optimized( true )
             AT_APPLE_major_runtime_vers( 0x02 )
             AT_low_pc( 0x0000000100004208 )
             AT_high_pc( 0x00000144 )

0x000383ad:     TAG_subprogram [115] *
                 AT_low_pc( 0x000000010000423c )
                 AT_high_pc( 0x00000070 )
                 AT_frame_base( reg29 )
                 AT_object_pointer( {0x000383c6} )
                 AT_name( "-[ViewController bar]" )
                 AT_decl_file( "../Backtrace/ViewController.m" )
                 AT_decl_line( 36 )
                 AT_prototyped( true )
                 AT_APPLE_optimized( true )
Line table dir : '../Backtrace'
Line table file: 'ViewController.m' line 0, column 20 with start address 0x0000000100004260

Looking up address: 0x0000000100004260 in .debug_frame... not found.

atos

atos -arch arm64 -o Backtrace 0x100004260
//这个行数不正确 暂不知原因
-[ViewController bar] (in BSBacktraceLogger) (ViewController.m:0)

第二种方式

#include <execinfo.h>
//定义一个指针数组
    void* callstack[128];
    //该函数用于获取当前线程的调用堆栈,获取的信息将会被存放在callstack中。
    //参数128用来指定callstack中可以保存多少个void* 元素。
    //函数返回值是实际获取的指针个数,最大不超过128大小在callstack中的指针实际是从堆栈中获取的返回地址,每一个堆栈框架有一个返回地址。
    int frames = backtrace(callstack, 128);
    //backtrace_symbols将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组.
    //参数callstack应该是从backtrace函数获取的数组指针,frames是该数组中的元素个数(backtrace的返回值)
    //函数返回值是一个指向字符串数组的指针,它的大小同callstack相同.每个字符串包含了一个相对于callstack中对应元素的可打印信息.
    char **strs = backtrace_symbols(callstack, frames);

    NSMutableArray *backtrace = [NSMutableArray arrayWithCapacity:frames];

    for (int i=0;i<frames;i++)
    {
        [backtrace addObject:[NSString stringWithUTF8String:strs[i]]];
    }
    //注意释放
    free(strs);

backtrace 源码在这里,需要的可以看下实现。

这个方式最简单,而且是已经解析过的,直接把这个数组上传就可以了。

第三种方式

统计函数调用堆栈一般分为3步:

  • 获取函数地址
  • 通过代码或者dSYM获取对应的符号地址
  • 拿到对应的代码信息

前面2种都是通过调用系统函数来获取的,第3种方式完全是通过自己的代码逻辑来进行获取。

通过thread_get_state函数获取指定线程的riprbp,再遍历所有的动态库,看rbp是否在当前的动态库里,在的话就解析动态库获取符号地址和字符地址。

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