當(dāng)我們的程序core掉之后，如果能獲取到core時(shí)的函數(shù)調(diào)用堆棧將非常有利于定位問題。在Windows下可以使用SEH機(jī)制；在Linux下通過gdb使用coredump文件即可。
但有時(shí)候由于某些錯(cuò)誤導(dǎo)致堆棧被破壞，發(fā)生拿不到調(diào)用堆棧的情況。
一些基礎(chǔ)預(yù)備知識(shí)本文不再詳述，可以參考以下文章：
需要知道的信息：
- 函數(shù)調(diào)用對應(yīng)的
call指令本質(zhì)上是先壓入下一條指令的地址到堆棧，然后跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)函數(shù)地址
- 函數(shù)返回指令
ret則是從堆棧取出一個(gè)地址，然后跳轉(zhuǎn)到該地址
- EBP寄存器始終指向當(dāng)前執(zhí)行函數(shù)相關(guān)信息（局部變量）所在棧中的位置，ESP則始終指向棧頂
- 每一個(gè)函數(shù)入口都會(huì)保存調(diào)用者的EBP值，在出口處都會(huì)重設(shè)EBP值，從而實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用的現(xiàn)場保存及現(xiàn)場恢復(fù)
- 64位機(jī)器增加了不少寄存器，從而使得函數(shù)調(diào)用的參數(shù)大部分時(shí)候可以通過寄存器傳遞；同時(shí)寄存器名字發(fā)生改變，例如EBP變?yōu)镽BP
在函數(shù)調(diào)用中堆棧的情況可用下圖說明：
將代碼對應(yīng)起來：
void g() {
int *p = 0;
long a = 0x1234;
printf("%p %x\n", &a, a);
printf("%p %x\n", &p, p);
f();
*p = 1;
}
void b(int argc, char **argv) {
printf("%p %p\n", &argc, &argv);
g();
}
int main(int argc, char **argv) {
b(argc, argv);
return 0;
}
在函數(shù)g()中斷點(diǎn)，看看堆棧中的內(nèi)容(64位機(jī)器)：
(gdb) p $rbp
$2 = (void *) 0x7fffffffe370
(gdb) p &p
$3 = (int **) 0x7fffffffe368
(gdb) p $rsp
$4 = (void *) 0x7fffffffe360
(gdb) x/8ag $rbp-16
0x7fffffffe360: 0x1234 0x0
0x7fffffffe370: 0x7fffffffe390 0x400631 <b(int, char**)+43>
0x7fffffffe380: 0x7fffffffe498 0x1a561cbc0
0x7fffffffe390: 0x7fffffffe3b0 0x40064f <main(int, char**)+27>
對應(yīng)的堆棧圖：
可以看看例子中0x400631 <b(int, char**)+43>和0x40064f <main(int, char**)+27>中的代碼：
(gdb) disassemble 0x400631
...
0x0000000000400627 <b(int, char**)+33>: callq 0x400468 <printf@plt>
0x000000000040062c <b(int, char**)+38>: callq 0x4005ae <g()>
0x0000000000400631 <b(int, char**)+43>: leaveq # call的下一條指令
...
(gdb) disassemble 0x40064f
...
0x000000000040063f <main(int, char**)+11>: mov %rsi,-0x10(%rbp)
0x0000000000400643 <main(int, char**)+15>: mov -0x10(%rbp),%rsi
0x0000000000400647 <main(int, char**)+19>: mov -0x4(%rbp),%edi
0x000000000040064a <main(int, char**)+22>: callq 0x400606 <b(int, char**)>
0x000000000040064f <main(int, char**)+27>: mov $0x0,%eax # call的下一條指令
...
順帶一提，每個(gè)函數(shù)入口和出口，對應(yīng)的設(shè)置RBP代碼為：
(gdb) disassemble g
...
0x00000000004005ae <g()+0>: push %rbp # 保存調(diào)用者的RBP到堆棧
0x00000000004005af <g()+1>: mov %rsp,%rbp # 設(shè)置自己的RBP
...
0x0000000000400603 <g()+85>: leaveq # 等同于：movq %rbp, %rsp
# popq %rbp
0x0000000000400604 <g()+86>: retq
由以上可見，通過當(dāng)前的RSP或RBP就可以找到調(diào)用堆棧中所有函數(shù)的RBP；找到了RBP就可以找到函數(shù)地址。因?yàn)椋魏螘r(shí)候的RBP指向的堆棧位置就是上一個(gè)函數(shù)的RBP；而任何時(shí)候RBP所在堆棧中的前一個(gè)位置就是函數(shù)返回地址。
由此我們可以自己構(gòu)建一個(gè)導(dǎo)致gdb無法取得調(diào)用堆棧的例子：
void f() {
long *p = 0;
p = (long*) (&p + 1); // 取得g()的RBP
*p = 0; // 破壞g()的RBP
}
void g() {
int *p = 0;
long a = 0x1234;
printf("%p %x\n", &a, a);
printf("%p %x\n", &p, p);
f();
*p = 1; // 寫0地址導(dǎo)致一次core
}
void b(int argc, char **argv) {
printf("%p %p\n", &argc, &argv);
g();
}
int main(int argc, char **argv) {
b(argc, argv);
return 0;
}
使用gdb運(yùn)行該程序：
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
g () at ebp.c:37
37 *p = 1;
(gdb) bt
Cannot access memory at address 0x8
(gdb) p $rbp
$1 = (void *) 0x0
bt無法獲取堆棧，在函數(shù)g()中RBP被改寫為0，gdb從0偏移一個(gè)地址長度即0x8，嘗試從0x8內(nèi)存位置獲取函數(shù)地址，然后提示Cannot access memory at address 0x8。
RBP出現(xiàn)了問題，我們就可以通過RSP來手動(dòng)獲取調(diào)用堆棧。因?yàn)镽SP是不會(huì)被破壞的，要通過RSP獲取調(diào)用堆棧則需要偏移一些局部變量所占的空間：
(gdb) p $rsp
$2 = (void *) 0x7fffffffe360
(gdb) x/8ag $rsp+16 # g()中局部變量占16字節(jié)
0x7fffffffe370: 0x7fffffffe390 0x400631 <b(int, char**)+43>
0x7fffffffe380: 0x7fffffffe498 0x1a561cbc0
0x7fffffffe390: 0x7fffffffe3b0 0x40064f <main(int, char**)+27>
0x7fffffffe3a0: 0x7fffffffe498 0x100000000
基于以上就可以手工找到調(diào)用堆棧：
g()
0x400631 <b(int, char**)+43>
0x40064f <main(int, char**)+27>
上面的例子本質(zhì)上也是破壞堆棧，并且僅僅破壞了保存了的RBP。在實(shí)際情況中，堆棧可能會(huì)被破壞得更多，則可能導(dǎo)致手動(dòng)定位也較困難。
堆棧被破壞還可能導(dǎo)致更多的問題，例如覆蓋了函數(shù)返回地址，則會(huì)導(dǎo)致RIP錯(cuò)誤；例如堆棧的不平衡。導(dǎo)致堆棧被破壞的原因也有很多，例如局部數(shù)組越界；delete/free棧上對象等。
omit-frame-pointer
使用RBP獲取調(diào)用堆棧相對比較容易。但現(xiàn)在編譯器都可以設(shè)置不使用RBP(gcc使用-fomit-frame-pointer，msvc使用/Oy)，對于函數(shù)而言不設(shè)置其RBP意味著可以節(jié)省若干條指令。在函數(shù)內(nèi)部則完全使用RSP的偏移來定位局部變量，包括嵌套作用域里的局部變量，即使程序?qū)嶋H運(yùn)行時(shí)不會(huì)進(jìn)入這個(gè)作用域。
例如：
void f2() {
int a = 0x1234;
if (a > 0) {
int b = 0xff;
b = a;
}
}
gcc中使用-fomit-frame-pointer生成的代碼為：
(gdb) disassemble f2
Dump of assembler code for function f2:
0x00000000004004a5 <f2+0>: movl $0x1234,-0x8(%rsp) # int a = 0x1234
0x00000000004004ad <f2+8>: cmpl $0x0,-0x8(%rsp)
0x00000000004004b2 <f2+13>: jle 0x4004c4 <f2+31>
0x00000000004004b4 <f2+15>: movl $0xff,-0x4(%rsp) # int b = 0xff
0x00000000004004bc <f2+23>: mov -0x8(%rsp),%eax
0x00000000004004c0 <f2+27>: mov %eax,-0x4(%rsp)
0x00000000004004c4 <f2+31>: retq
可以發(fā)現(xiàn)f2()沒有操作RBP之類的指令了。