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GDB查看栈信息

编程日记 2024-12-01 22:00:00

栈：是程序存放数据内存区域之一，特点是LIFO（后进先出）。

PUSH：入栈

POP：出战

使用场景：

1.保存动态分配的自动变量使用栈

2.函数调用时，用栈传递函数参数，半寸返回地址，返回值

代码sum.c

#include <stdio.h>      
#include <ctype.h>      
#include <stdlib.h>      
#define MAX  (1UL << 20)      
typedef unsigned long long u64;      
typedef unsigned int u32;      
u32 max_addend=MAX;      
u64 sum_till_MAX(u32 n)      
{          
u64 sum;          
n++;          
sum=n;          
if(n<max_addend)              
sum+=sum_till_MAX(n);          
return sum;      
}      
int main(int argc,char** argv){          
u64 sum=0;          
if((argc==2) && isdigit(*(argv[1])))              
max_addend=strtoul(argv[1],NULL,0);          
if(max_addend>MAX||max_addend==0){              
fprintf(stderr,"Invalid number is specified\n");              
return 1;          
}          
sum=sum_till_MAX(0);          
printf("sum(0..%lu)=%llu\n",max_addend,sum);          
return 0;      
}

该程序计算0到命令行参数传递过来的数字之间所有的正数和。

图a是函数调用前的栈，图b是函数调用后的栈，图c是再次函数调用后的栈。

栈上保存了函数参数，调用返回地址，上层栈帧指针和函数内部使用的自动变量。

有时，还会用栈保存寄存器，每个函数独有，称作栈帧。

此时，需要设置表示栈帧起始地址的帧指针（FP）。

栈指针（SP）永远指向栈顶！

编译程序

#gcc -g -Wall -o sum sum.c

启动gdb调试sum

#gdb sum

(gdb) disas main

从图中可见call指令自动把返回地址0x8048494压入栈中

再看sum_till_MAX函数

在栈上保存上层帧的帧指针0x8048494，

然后将新的栈帧赋给帧指针%esp，

然后在栈上分配用于保存自动变量的空间，至此完成栈帧。

0x8(%ebp)指向帧指针+8字节的地址，

-0x10(%ebp)为指针-10字节的地址

leave指令删除栈帧，释放当前的栈，

ret指令为函数返回，将栈中保存的返回地址POP到程序计数寄存器，控制权返回给调用者。

这是第二次进入sum_till_MAX函数时使用backtrace

获取当前执行位置，可以通过程序计数器PC获得，在x86上是eip寄存器，FP是ebp寄存器

下面查看栈的内容，从表示栈顶的SP开始。

(gdb) x/40xw $sp

从栈上的返回地址信息可以看到和之前backtrace结果相同的调用跟踪信息0x080484c1和0x0804858d

用frame命令查看现在选择的帧，

frame 1选择帧1

up选择下一层的帧

用info命令的frame选项可以查看更详细的栈帧信息

栈的大小限制

注意，如果上述sum程序不带参数会引发段错误。

#./sum

发生栈溢出。

下面用gdb跟踪，查看程序计数器PC即可看到程序执行位置

#gdb sum

(gdb) r

(gdb) x/i $pc

这正是将sum_till_MAX的参数PUSH到栈顶的命令

查看栈指针SP的位置

(gdb) p $sp

查看该进程的内存映射

(gdb) i proc mapping

最后一行的[stack]表示栈空间，顶端是0xbf401000，之前看到的栈指针是0xbf3ffff0，超出了栈的范围发生溢出。

分析内核转储的时候无法使用上述命令，可以使用

(gdb) info files或者(gdb) info target得到相同信息

linux栈大小

显示本机系统支持的栈大小

# ulimit -s
10240

修改栈大小扩大10倍

#ulimit -Ss 102400

这样就不会栈溢出了

Linux下默认的栈空间大小是10M，可以通过ulimit -s进行查看，不同的Linux发行版本可能不太一样。下面介绍栈空间大小修改方法。

临时修改方法：
ulimit -s <新的栈空间大小>

永久修改方法：
1. 可以修改配置文件/etc/security/limits.conf
2. 可以将ulimit -s命令放到/etc/profile中，在任何用户启动的时候调用

参考《Debug.Hacks中文版深入调试的技术和工具-调试时必须的栈知识》

https://www.dkcj.cn/info/29974.html

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