Linux C 函数调用栈获取三种方案总结

本文总结了三种在 Linux 上用 C 获取并打印调用栈的方案：backtrace、addr2line 源码行解析、libunwind 展开。包括原理、调用流程、编译要点与最小示例代码。结合本项目文件与开关说明 src/stacktrace.c、examples/examples.c、Makefile。

三种方案

`backtrace/backtrace_symbols`

原理

execinfo.h 的 backtrace() 采集返回地址数组，backtrace_symbols() 将地址转为符号字符串。
简单易用、零额外依赖；但在高优化或省略帧指针时不够稳健，且不直接给“文件:行”。

调用流程

backtrace(void **buffer, int size) 抓取返回地址。
backtrace_symbols(void *const *buffer, int size) 获取符号字符串。
打印并 free(symbols)。

编译要点

建议：-g -O0 -fno-omit-frame-pointer -rdynamic

最小示例

#include <execinfo.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define N 64

void print_bt(void) {
    void *buf[N];
    int n = backtrace(buf, N);
    if (n <= 0) return;
    char **syms = backtrace_symbols(buf, n);
    if (!syms) return;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        fprintf(stderr, "[%02d] %s\n", i, syms[i]);
    }
    free(syms);
}

`addr2line`

原理

ELF 中的 DWARF 调试信息（由 -g 生成）记录“地址 <-> 文件:行”。
addr2line -e <elf> 0x<offset> 将地址转为“函数 + 文件:行”。
由于 PIE/共享库 + ASLR，运行时绝对地址需换算为“相对模块基址的偏移”。
dladdr(addr, &info) 得到模块路径 info.dli_fname 与基址 info.dli_fbase。
off = (uintptr_t)addr - (uintptr_t)info.dli_fbase。

调用流程

先通过 backtrace() 或 libunwind 得到每帧 IP。
dladdr() 查模块路径与基址。
计算偏移并 addr2line -e <obj> 0x<off>。

编译要点

必须：-g
建议：-rdynamic
链接：-ldl

最小示例（单帧）

#define _GNU_SOURCE
#include <dlfcn.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static void addr2line_one(void *addr) {
    Dl_info info; const char *path = NULL; uintptr_t base = 0;
    if (dladdr(addr, &info) && info.dli_fname && info.dli_fbase) {
        path = info.dli_fname; base = (uintptr_t)info.dli_fbase;
    } else {
        path = "/proc/self/exe"; base = 0;
    }
    uintptr_t off = (uintptr_t)addr - base;
    char cmd[1024];
    snprintf(cmd, sizeof(cmd), "addr2line -e '%s' -C -f -p 0x%lx 2>/dev/null",
             path, (unsigned long)off);
    FILE *fp = popen(cmd, "r"); if (!fp) return;
    char line[1024]; if (fgets(line, sizeof(line), fp)) fputs(line, stderr);
    pclose(fp);
}

`libunwind`

原理

使用 CFI（.eh_frame 等）与寄存器上下文逐帧展开；相对 backtrace() 更稳健，适合优化构建或省略帧指针时。
得到 IP/函数名/偏移后，可叠加 addr2line 打印源码行。

调用流程

unw_getcontext(&ctx) 获取当前上下文。
unw_init_local(&cursor, &ctx) 初始化游标。
循环 unw_step(&cursor) 上溯每一帧。
每帧用 unw_get_reg(...UNW_REG_IP...) 获取 IP，unw_get_proc_name() 获取函数名。
如需源码行，配合 addr2line。

编译要点

依赖：安装 libunwind（Debian/Ubuntu：sudo apt-get install -y libunwind-dev）
链接：-lunwind -lunwind-x86_64（不同架构名称可能不同）

最小示例（核心循环）

#include <libunwind.h>
#include <stdio.h>

void unwind_demo(void) {
    unw_cursor_t cur; unw_context_t ctx;
    if (unw_getcontext(&ctx) != 0) return;
    if (unw_init_local(&cur, &ctx) != 0) return;
    for (int i = 0; i < 64 && unw_step(&cur) > 0; ++i) {
        unw_word_t ip = 0, off = 0; char name[256];
        if (unw_get_reg(&cur, UNW_REG_IP, &ip) != 0) break;
        if (unw_get_proc_name(&cur, name, sizeof(name), &off) == 0) {
            fprintf(stderr, "[%02d] %s+0x%lx (%p)\n",
                    i, name, (unsigned long)off, (void*)(uintptr_t)ip);
        } else {
            fprintf(stderr, "[%02d] %p\n", i, (void*)(uintptr_t)ip);
        }
    }
}

信号崩溃打印

原理：捕捉 SIGSEGV、SIGABRT，在信号处理器里打印调用栈。

注意：信号处理器中应尽量使用异步信号安全的 API；为简洁可以使用 fprintf，适合开发调试。

如何选择

快速集成/开发调试：execinfo + addr2line（推荐编译：-g -O0 -fno-omit-frame-pointer -rdynamic）。

优化构建/无帧指针：启用 libunwind 展开，必要时叠加 addr2line。

最少依赖：仅 execinfo，但信息粗糙（无具体行号）。

常见问题

输出 ??:0：可能没用 -g、未做 PIE/DSO 偏移换算、或库本身无调试信息。
高优化或省略帧指针：栈可能不完整；开发期建议 -O0 -fno-omit-frame-pointer。
musl/Alpine：execinfo.h 可能需要 libexecinfo 且链接 -lexecinfo。

三种方案​

backtrace/backtrace_symbols​

addr2line​

libunwind​

信号崩溃打印​

如何选择​

常见问题​

三种方案

`backtrace/backtrace_symbols`

`addr2line`

`libunwind`

信号崩溃打印

如何选择

常见问题