什么是调用堆栈?

调用栈是解析器的一种机制，可以在脚本调用多个函数时，跟踪每个函数在完成执行时应该返回控制的点。

当脚本要调用一个函数时，解析器把该函数添加到栈中并且执行这个函数。任何被这个函数调用的函数会进一步添加到调用栈中，并且运行到它们被上个程序调用的位置。当函数运行结束后，解释器将它从堆栈中取出，并在主代码列表中继续执行代码。

如果栈占用的空间比分配给它的空间还大，那么则会导致Stack Overflow(栈溢出)错误。我们的调用栈列表生不带来，死不带走，从一个空的调用栈开始，当所有代码执行完毕，我们得到的还是一个空的调用栈。

基本的原理就是，每当我的代码中有函数被调用，该函数就会自动添加到栈中，在执行完该函数的所有代码任务后，它就会自动从栈中删除。

gcc提供了一个内置的函数，可以打印出一个函数的调用堆栈， __builtin_return_address(level) 打印出一个函数的堆栈地址。

其中 level代表是堆栈中第几层调用地址，__builtin_return_address(0)表示第一层调用地址，即当前函数，__builtin_return_address(1)表示第二层。

写一个测试程序运行一下看看结果

对于打印出来的地址，可以使用addr2line查看到对应的文件：

addr2line可以看到对应的符号名，但是对应的文件名和函数名就看不到。看了一下原因，应该是编译的时候，没有带上调试信息。带上-g重新编译一次，效果就正常了。

当然，常见的获得函数调用栈的方法是backtrace函数，比起backtrace函数，__builtin_return_address的性能要好太多。

具体性能对比：

除了上面介绍的两种打印bt的方法，libunwind库也提供了相关的方法。看文档unwind使用了栈指针遍历的方式去获得bt（性能也许会更好？文档里面也没说 不过文档里面说这种方式可以打印出调用的每层函数里面的寄存器值）

__builtin_return_address() 是一个比较轻量的方法去获得调用的函数栈，性能比backtrace_symbols好太多（backtrace_symbols这个函数啊，如果调用的频次稍高一些，很容易cpu100%），这个函数可以加入debug工具箱。

程序的执行过程可看作连续的函数调用。当一个函数执行完毕时，程序要回到调用指令的下一条指令(紧接call指令)处继续执行。函数调用过程通常使用堆栈实现，每个用户态进程对应一个调用栈结构(call stack)。编译器使用堆栈传递函数参数、保存返回地址、临时保存寄存器原有值(即函数调用的上下文)以备恢复以及存储本地局部变量。

不同处理器和编译器的堆栈布局、函数调用方法都可能不同，但堆栈的基本概念是一样的。

寄存器是处理器加工数据或运行程序的重要载体，用于存放程序执行中用到的数据和指令。因此函数调用栈的实现与处理器寄存器组密切相关。

AX(AH、AL)：累加器。有些指令约定以AX(或AL)为源或目的寄存器。输入/输出指令必须通过AX或AL实现，例如：端口地址为43H的内容读入CPU的指令为INAL，43H或INAX，43H。目的 *** 作数只能是AL/AX，而不能是其他的寄存器。 [5]

BX(BH、BL)： 基址寄存器 。BX可用作间接寻址的地址寄存器和 基地址寄存器 ，BH、BL可用作8位通用数据寄存器。 [5]

CX(CH、CL)：计数寄存器。CX在循环和串 *** 作中充当计数器，指令执行后CX内容自动修改，因此称为计数寄存器。 [5]

DX(DH、DL)：数据寄存器。除用作通用寄存器外，在 I/O指令 中可用作端口 地址寄存器 ，乘除指令中用作辅助累加器。 [5]

2.指针和 变址寄存器

BP( Base Pointer Register)：基址指针寄存器。 [5]

SP( Stack Pointer Register)： 堆栈指针寄存器 。 [5]

SI( Source Index Register)：源变址寄存器。 [5]

DI( Destination Index Register)：目的变址寄存器。 [5]

函数调用栈的典型内存布局如下图所示：

图中给出主调函数(caller)和被调函数(callee)的栈帧布局，"m(%ebp)"表示以EBP为基地址、偏移量为m字节的内存空间(中的内容)。该图基于两个假设：第一，函数返回值不是结构体或联合体，否则第一个参数将位于"12(%ebp)" 处；第二，每个参数都是4字节大小(栈的粒度为4字节)。在本文后续章节将就参数的传递和大小问题做进一步的探讨。 此外，函数可以没有参数和局部变量，故图中“Argument(参数)”和“Local Variable(局部变量)”不是函数栈帧结构的必需部分。

其中，主调函数将参数按照调用约定依次入栈(图中为从右到左)，然后将指令指针EIP入栈以保存主调函数的返回地址(下一条待执行指令的地址)。进入被调函数时，被调函数将主调函数的帧基指针EBP入栈，并将主调函数的栈顶指针ESP值赋给被调函数的EBP(作为被调函数的栈底)，接着改变ESP值来为函数局部变量预留空间。此时被调函数帧基指针指向被调函数的栈底。以该地址为基准，向上(栈底方向)可获取主调函数的返回地址、参数值，向下(栈顶方向)能获取被调函数的局部变量值，而该地址处又存放着上一层主调函数的帧基指针值。本级调用结束后，将EBP指针值赋给ESP，使ESP再次指向被调函数栈底以释放局部变量；再将已压栈的主调函数帧基指针d出到EBP，并d出返回地址到EIP。ESP继续上移越过参数，最终回到函数调用前的状态，即恢复原来主调函数的栈帧。如此递归便形成函数调用栈。

EBP指针在当前函数运行过程中(未调用其他函数时)保持不变。在函数调用前，ESP指针指向栈顶地址，也是栈底地址。在函数完成现场保护之类的初始化工作后，ESP会始终指向当前函数栈帧的栈顶，此时，若

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