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让程序在崩溃时体面的退出（2）：CallStack

2013-08-20 06:47 ⁄ 工业·编程 ⁄ 共 7068字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论 1 条

     在我的那篇《让程序在崩溃时体面的退出之Unhandled Exception》中提供了一个捕捉程序崩溃事件的方法，可以添加代码在程序崩溃的时候做出适当的处理。不过，只知道程序在什么时候崩溃，但是不知道为什么崩溃，这对于程序开发者来说没有任何意义。因为如果不知道程序崩溃的原因，就没法去找到代码中的缺陷，当然就没法去修改代码而避免程序的崩溃。

    所有调试过代码的开发者都知道CallStack的重要性。如果在程序崩溃的时候得到CallStack，那么就能定位程序崩溃的具体位置，并最终找到解决方法。那么有没有什么方法在程序崩溃的时候得到CallStack呢？答案是肯定的。微软提供了一个DbgHelp.dll，里面包含了一系列的Windows API来供开发者调用。它是一个调试跟踪相关的模块，用于跟踪进程工作，在进程崩溃时收集程序产生异常时的堆栈信息，以供开发人员分析，从而很快找出使程序出现异常的原因。

     下面用具体的例子代码来说明怎样使用DbgHelp.dll中的Windows API来得到CallStack。代码里面有详细的注释来帮助理解。

     用VC创建一个名为Test的控制台程序，添加下面的代码。
// 一个有函数调用的类 
//  
class CrashTest 
{ 
public: 
    void Test()  
    {  
        Crash();  
    } 
 
private: 
    void Crash()  
    {  
        // 除零，人为的使程序崩溃 
        // 
        int i = 13; 
        int j = 0; 
        int m = i / j; 
    } 
}; 
 
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) 
{ 
    CrashTest test; 
    test.Test(); 
 
    return 0; 
} 
        编译上面的代码，到工程的Debug目录下找到编译好的Test.exe，双击运行，程序就会崩溃。从代码我们知道函数调用顺序是main() -> CrashTest::Test() -> CrashTest::Crash()。那么怎么在程序崩溃的时候得到CallStack呢？首先，先添加一些工具函数。
#include <Windows.h> 
#include <DbgHelp.h> 
#include <iostream> 
#include <vector> 
 
// 添加对dbghelp.lib的编译依赖 
// 
#pragma comment(lib, "dbghelp.lib") 
 
using namespace std; 
 
const int MAX_ADDRESS_LENGTH = 32; 
const int MAX_NAME_LENGTH = 1024; 
 
// 崩溃信息 
//  
struct CrashInfo 
{ 
    CHAR ErrorCode[MAX_ADDRESS_LENGTH]; 
    CHAR Address[MAX_ADDRESS_LENGTH]; 
    CHAR Flags[MAX_ADDRESS_LENGTH]; 
}; 
 
// CallStack信息 
//  
struct CallStackInfo 
{ 
    CHAR ModuleName[MAX_NAME_LENGTH]; 
    CHAR MethodName[MAX_NAME_LENGTH]; 
    CHAR FileName[MAX_NAME_LENGTH]; 
    CHAR LineNumber[MAX_NAME_LENGTH]; 
}; 
 
// 安全拷贝字符串函数 
// 
void SafeStrCpy(char* szDest, size_t nMaxDestSize, const char* szSrc) 
{ 
    if (nMaxDestSize <= 0) return; 
    if (strlen(szSrc) < nMaxDestSize) 
    { 
        strcpy_s(szDest, nMaxDestSize, szSrc); 
    } 
    else 
    { 
        strncpy_s(szDest, nMaxDestSize, szSrc, nMaxDestSize); 
        szDest[nMaxDestSize-1] = '\0'; 
    } 
}   
 
// 得到程序崩溃信息 
// 
CrashInfo GetCrashInfo(const EXCEPTION_RECORD *pRecord) 
{ 
    CrashInfo crashinfo; 
    SafeStrCpy(crashinfo.Address, MAX_ADDRESS_LENGTH, "N/A"); 
    SafeStrCpy(crashinfo.ErrorCode, MAX_ADDRESS_LENGTH, "N/A"); 
    SafeStrCpy(crashinfo.Flags, MAX_ADDRESS_LENGTH, "N/A"); 
 
    sprintf_s(crashinfo.Address, "%08X", pRecord->ExceptionAddress); 
    sprintf_s(crashinfo.ErrorCode, "%08X", pRecord->ExceptionCode); 
    sprintf_s(crashinfo.Flags, "%08X", pRecord->ExceptionFlags); 
 
    return crashinfo; 
} 
 
// 得到CallStack信息 
// 
vector<CallStackInfo> GetCallStack(const CONTEXT *pContext) 
{ 
    HANDLE hProcess = GetCurrentProcess(); 
 
    SymInitialize(hProcess, NULL, TRUE); 
 
    vector<CallStackInfo> arrCallStackInfo; 
 
    CONTEXT c = *pContext; 
 
    STACKFRAME64 sf; 
    memset(&sf, 0, sizeof(STACKFRAME64)); 
    DWORD dwImageType = IMAGE_FILE_MACHINE_I386; 
 
    // 不同的CPU类型，具体信息可查询MSDN 
    // 
#ifdef _M_IX86 
    sf.AddrPC.Offset = c.Eip; 
    sf.AddrPC.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrStack.Offset = c.Esp; 
    sf.AddrStack.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrFrame.Offset = c.Ebp; 
    sf.AddrFrame.Mode = AddrModeFlat; 
#elif _M_X64 
    dwImageType = IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64; 
    sf.AddrPC.Offset = c.Rip; 
    sf.AddrPC.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrFrame.Offset = c.Rsp; 
    sf.AddrFrame.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrStack.Offset = c.Rsp; 
    sf.AddrStack.Mode = AddrModeFlat; 
#elif _M_IA64 
    dwImageType = IMAGE_FILE_MACHINE_IA64; 
    sf.AddrPC.Offset = c.StIIP; 
    sf.AddrPC.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrFrame.Offset = c.IntSp; 
    sf.AddrFrame.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrBStore.Offset = c.RsBSP; 
    sf.AddrBStore.Mode = AddrModeFlat; 
    sf.AddrStack.Offset = c.IntSp; 
    sf.AddrStack.Mode = AddrModeFlat; 
#else 
    #error "Platform not supported!" 
#endif 
 
    HANDLE hThread = GetCurrentThread(); 
 
    while (true) 
    { 
        // 该函数是实现这个功能的最重要的一个函数 
        // 函数的用法以及参数和返回值的具体解释可以查询MSDN 
        // 
        if (!StackWalk64(dwImageType, hProcess, hThread, &sf, &c, NULL, SymFunctionTableAccess64, SymGetModuleBase64, NULL)) 
        { 
            break; 
        } 
 
        if (sf.AddrFrame.Offset == 0) 
        { 
            break; 
        } 
                 
        CallStackInfo callstackinfo; 
        SafeStrCpy(callstackinfo.MethodName, MAX_NAME_LENGTH, "N/A"); 
        SafeStrCpy(callstackinfo.FileName, MAX_NAME_LENGTH, "N/A"); 
        SafeStrCpy(callstackinfo.ModuleName, MAX_NAME_LENGTH, "N/A"); 
        SafeStrCpy(callstackinfo.LineNumber, MAX_NAME_LENGTH, "N/A"); 
 
        BYTE symbolBuffer[sizeof(IMAGEHLP_SYMBOL64) + MAX_NAME_LENGTH]; 
        IMAGEHLP_SYMBOL64 *pSymbol = (IMAGEHLP_SYMBOL64*)symbolBuffer; 
        memset(pSymbol, 0, sizeof(IMAGEHLP_SYMBOL64) + MAX_NAME_LENGTH); 
 
        pSymbol->SizeOfStruct = sizeof(symbolBuffer); 
        pSymbol->MaxNameLength = MAX_NAME_LENGTH; 
 
        DWORD symDisplacement = 0; 
         
        // 得到函数名 
        // 
        if (SymGetSymFromAddr64(hProcess, sf.AddrPC.Offset, NULL, pSymbol)) 
        { 
            SafeStrCpy(callstackinfo.MethodName, MAX_NAME_LENGTH, pSymbol->Name); 
        } 
 
        IMAGEHLP_LINE64 lineInfo; 
        memset(&lineInfo, 0, sizeof(IMAGEHLP_LINE64)); 
 
        lineInfo.SizeOfStruct = sizeof(IMAGEHLP_LINE64); 
 
        DWORD dwLineDisplacement; 
 
        // 得到文件名和所在的代码行 
        // 
        if (SymGetLineFromAddr64(hProcess, sf.AddrPC.Offset, &dwLineDisplacement, &lineInfo)) 
        { 
            SafeStrCpy(callstackinfo.FileName, MAX_NAME_LENGTH, lineInfo.FileName); 
            sprintf_s(callstackinfo.LineNumber, "%d", lineInfo.LineNumber); 
        } 
 
        IMAGEHLP_MODULE64 moduleInfo; 
        memset(&moduleInfo, 0, sizeof(IMAGEHLP_MODULE64)); 
 
        moduleInfo.SizeOfStruct = sizeof(IMAGEHLP_MODULE64); 
 
        // 得到模块名 
        // 
        if (SymGetModuleInfo64(hProcess, sf.AddrPC.Offset, &moduleInfo)) 
        { 
            SafeStrCpy(callstackinfo.ModuleName, MAX_NAME_LENGTH, moduleInfo.ModuleName); 
        } 
 
        arrCallStackInfo.push_back(callstackinfo); 
    } 
 
    SymCleanup(hProcess); 
 
    return arrCallStackInfo; 
} 
        然后，就可以用《让程序在崩溃时体面的退出之Unhandled Exception》中提供的捕捉程序崩溃事件的方法添加一个回调函数，在这个函数里面调用上面的函数来得到程序崩溃时的CallStack。
// 处理Unhandled Exception的回调函数 
// 
LONG ApplicationCrashHandler(EXCEPTION_POINTERS *pException) 
{    
    // 确保有足够的栈空间 
    // 
#ifdef _M_IX86 
    if (pException->ExceptionRecord->ExceptionCode == EXCEPTION_STACK_OVERFLOW) 
    { 
        static char TempStack[1024 * 128]; 
        __asm mov eax,offset TempStack[1024 * 128]; 
        __asm mov esp,eax; 
    } 
#endif   
 
    CrashInfo crashinfo = GetCrashInfo(pException->ExceptionRecord); 
 
    // 输出Crash信息 
    // 
    cout << "ErrorCode: " << crashinfo.ErrorCode << endl; 
    cout << "Address: " << crashinfo.Address << endl; 
    cout << "Flags: " << crashinfo.Flags << endl; 
     
    vector<CallStackInfo> arrCallStackInfo = GetCallStack(pException->ContextRecord); 
 
    // 输出CallStack 
    // 
    cout << "CallStack: " << endl; 
    for (vector<CallStackInfo>::iterator i = arrCallStackInfo.begin(); i != arrCallStackInfo.end(); ++i) 
    { 
        CallStackInfo callstackinfo = (*i); 
 
        cout << callstackinfo.MethodName << "() : [" << callstackinfo.ModuleName << "] (File: " << callstackinfo.FileName << " @Line " << callstackinfo.LineNumber << ")" << endl; 
    } 
 
    // 这里弹出一个错误对话框并退出程序 
    // 
    FatalAppExit(-1,  _T("*** Unhandled Exception! ***")); 
 
    return EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER; 
} 
        最后，在main函数的开头添加下面的代码。

[cpp] view plaincopy
// 设置处理Unhandled Exception的回调函数 
//  
SetUnhandledExceptionFilter((LPTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER)ApplicationCrashHandler);  
        编译上面的代码，到工程的Debug目录下找到编译好的Test.exe，双击运行，程序在崩溃的时候就会输出CallStack。

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