Трассировка стека
В вычислительной технике трассировка стека (также называемая трассировкой стека) [1] или обратная трассировка стека [2] ) — это отчет об активных кадрах стека в определенный момент времени во время выполнения программы . При запуске программы память часто динамически распределяется в двух местах: в стеке и в куче . Память постоянно выделяется в стеке, а не в куче, что отражает их имена. Стек также относится к программной конструкции, поэтому, чтобы отличить его, этот стек называется стеком вызовов функций программы . Технически, как только блок памяти был выделен в стеке, его невозможно легко удалить, поскольку до него могут быть выделены другие блоки памяти. блок памяти, называемый записью активации Каждый раз, когда в программе вызывается функция, поверх стека вызовов выделяется . Обычно запись активации хранит аргументы функции и локальные переменные. Что именно он содержит и как он расположен, определяется соглашением о вызовах .
Программисты обычно используют трассировку стека во время интерактивной и посмертной отладки . Конечные пользователи могут видеть трассировку стека, отображаемую как часть сообщения об ошибке , о которой пользователь затем может сообщить программисту.
Трассировка стека позволяет отслеживать последовательность вызываемых вложенных функций до момента создания трассировки стека. В посмертном сценарии это распространяется на функцию, в которой произошел сбой (но не обязательно он был вызван). Одноуровневые вызовы не отображаются в трассировке стека.
Языковая поддержка
[ редактировать ]Многие языки программирования, включая Java [3] и С# , [4] имеют встроенную поддержку получения текущей трассировки стека с помощью системных вызовов. До std::stacktrace был добавлен в стандартную библиотеку как контейнер для std::stacktrace_entryВ версиях до C++23 для этого нет встроенной поддержки, но пользователи C++ могут получать трассировки стека, например, с помощью stacktrace библиотеки . В JavaScript исключения содержат stack свойство, содержащее стек из того места, куда он был брошен.
Питон
[ редактировать ]Например, следующая программа Python содержит ошибку.
def a (): i = 0 j = b ( i ) return j def b ( z ): k = 5 if z == 0 : c () return k + z def c (): error () a () Запуск программы под управлением стандартного интерпретатора Python приводит к следующему сообщению об ошибке.
Traceback (последний вызов последний): Файл «tb.py» , строка 15 , в <module> a () Файл «tb.py» , строка 3 , в a j = b ( i ) Файл «tb.py» , строка 9 , в b c () Файл «tb.py» , строка 13 , c ошибка () NameError : имя «ошибка» не определено Трассировка стека показывает, где возникает ошибка, а именно в c функция. Это также показывает, что c функция была вызвана b, который был вызван a, который, в свою очередь, вызывался кодом в строке 15 (последней строке) программы. Записи активации для каждой из этих трех функций будут расположены в стеке таким образом, чтобы a функция будет занимать нижнюю часть стека, а c функция будет занимать вершину стека.
Ява
[ редактировать ]В Java трассировку стека можно сбросить вручную с помощью Thread.dumpStack()[5] Возьмите следующий ввод:
общественный класс Main { public static void main ( String args [] ) { demo (); } Статическая недействительная демонстрация () { demo1 (); } static void demo1 () { demo2 (); } static void demo2 () { demo3 (); } Статическая недействительность demo3 () { Тема . дампСтек (); } } В исключении функции перечислены в порядке убывания, поэтому самый внутренний вызов идет первым.
Ява . окна Исключение : стека трассировка в Java . окна Нить . dumpStack ( Thread.java:1336 ) в Main . demo3 ( Main . java : 15 ) в Main . demo2 ( Main . java : 12 ) в Main . demo1 ( Main . java : 9 ) в Main . демо ( Main.java:6 ) в Main . основной ( Main . java : 3 ) С и С++
[ редактировать ]И C , и C++ (до C++23 ) не имеют встроенной поддержки получения трассировки стека, но такие библиотеки, как glibc и boost, предоставляют эту функциональность. [6] [7] В этих языках некоторые оптимизации компилятора могут влиять на информацию стека вызовов, которую можно восстановить во время выполнения. Например, встраивание может привести к отсутствию кадров стека, оптимизация хвостового вызова может заменить один кадр стека другим, а удаление указателя кадра может помешать инструментам анализа стека вызовов правильно интерпретировать содержимое стека вызовов. [6]
Например, glibc backtrace() Функция возвращает вывод с функцией программы и адресом памяти.
. / a . out () [ 0x40067f ] . / a . out () [ 0x4006fe ] . / a . out () [ 0x40070a ] / lib / x86_64 - linux - gnu / libc . so .6 ( __libc_start_main + 0xf5 ) [ 0x7f7e60738f45 ] . / a . out () [ 0x400599 ] Начиная с C++23 , трассировки стека можно сбрасывать вручную, печатая значение, возвращаемое статической функцией-членом. std::stacktrace::current(): [8]
std :: cout << std :: stacktrace :: current () << '\n' ; Ржавчина
[ редактировать ]В Rust есть два типа ошибок. паники Функции, использующие макрос , «невосстановимы», и текущий поток станет отравленным из-за разматывания стека. Функции, которые возвращают std::result::Result являются «восстанавливаемыми» и с ними можно обращаться корректно. [9] Однако исправимые ошибки не могут генерировать трассировку стека, поскольку они добавляются вручную, а не являются результатом ошибки времени выполнения.
По состоянию на июнь 2021 года в Rust имеется экспериментальная поддержка трассировки стека при неисправимых ошибках. Rust поддерживает вывод на поток stderr , когда поток паникует, но это необходимо включить, установив параметр RUST_BACKTRACE переменная среды . [10]
Когда эта функция включена, такие обратные трассировки выглядят так, как показано ниже: сначала самый последний вызов.
поток ' main ' запаниковал при ' execute_to_panic ' , main . rs : 3 стека трассировки : 0 : std :: sys :: imp :: backtrace :: трассировка :: imp :: unwind_backtrace 1 : std :: паника :: default_hook :: {{ замыкание }} 2 : std :: паника :: default_hook 3 : std : : паника :: ржавчина_паника_с_хуком 4 : станд :: паника :: начало_паника 5 : фьючерсы :: Task_impl :: с 6 : фьючерсы :: Task_impl :: парк .. . См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Руководство по libc: обратные трассировки» . gnu.org . Проверено 8 июля 2014 г.
- ^ «traceback — Распечатать или получить обратную трассировку стека» . python.org . Проверено 8 июля 2014 г.
- ^ «Поток (Java SE 16 и JDK 16)» . Стандартная версия платформы Java и пакет разработки Java версии 16. Спецификация API . 04.03.2021 . Проверено 4 июля 2021 г.
- ^ «Свойство Environment.StackTrace (система)» . Документы Майкрософт . 07.05.2021 . Проверено 4 июля 2021 г.
- ^ «Поток (платформа Java SE 8)» . docs.oracle.com . Проверено 15 июня 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Обратные трассировки (Библиотека GNU C)» . www.gnu.org . Проверено 15 июня 2021 г.
- ^ «Начало работы — 1.76.0» . www.boost.org . Проверено 15 июня 2021 г.
- ^ «Рабочий проект стандарта языка программирования C++» (PDF) . open-std.org . ИСО/МЭК. 2021-10-23. п. 766.
- ^ "размотка рустономикона - Rust" . doc.rust-lang.org .
- ^ "std::backtrace — Rust" . doc.rust-lang.org . Проверено 15 июня 2021 г.