muduo源码学习base——Exception(带 stack trace 的异常基类）

前置

ABI:

• Application Binary Interface，应用程序二进制接口，可以参考：细谈ABI

RTTI type_info:

• RTTI：Run Time Type Identification,运行时类型识别

mangle 和 demangle ：

• mangle: c++为了实现重载和重写等，对符号进行了mangling，见文章：重载的函数名部分 例如func变为_Z4funcidPi
• demangle：还原被mangled的名字

statcktrace：

• 栈回溯，系统自主打印进程调用栈的行为

backtrace: ———— 参考：backtrace函数

• 标准库中有三个函数包含在头文件下：
  1.int backtrace(void **buffer, int size);
  该函数获取当前线程的调用堆栈，获取的信息将会被存放在buffer中，它是一个指针数组，参数size用来指定buffer中可以保存多少个void元素 函数的返回值是实际返回的void元素个数 buffer中的void*元素实际是从堆栈中获取的返回地址
  2.char **backtrace_symbols(void *const *buffer, int size);
  该函数将backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组，参数buffer是backtrace获取的堆栈指针，size是backtrace返回值。函数返回值是一个指向字符串数组的指针，它包含char*元素个数为size 每个字符串包含了一个相对于buffer中对应元素的可打印信息，包括函数名、函数偏移地址和实际返回地址（backtrace_symbols生成的字符串占用的内存是malloc出来的，但是是一次性malloc出来的，释放是只需要一次性释放返回的二级指针即可）
  返回值大概是这样的： ./testexception() [0x40144f] /lib64/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3) [0x7f5c17b90493] ./testexception() [0x4012be]
  
  编译时加上–rdynamic选项可以打印出括号里的函数名称
  
  3.void backtrace_symbols_fd(void *const *buffer, int size, int fd);
  该函数与backtrace_symbols函数功能相同，只是它不会malloc内存，而是将结果写入文件描述符为fd的文件中，每个函数对应一行 该函数可重入

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abi::__cxa_demangle：
char* abi::__cxa_demangle (const char* mangled_name, char* output_buffer, size_t* length, int* status)
mangled_name：

• 顾名思义

output_buffer：

• 内存区域，使用 malloc 分配，*length 字节，其中存储了 demangled 名称。 如果 output_buffer 不够长，则使用 realloc 对其进行扩展。 output_buffer 可以改为 NULL； 在这种情况下，demangled 名称被放置在用 malloc 分配的内存区域中

length:

• 在output_biffer中demangled的名称个数

status:

• 0：操作成功
• -1内存分配错误
• -2非有效mangle_name
• -3有传入的参数无效

返回值：成功返回以NULL结尾的指向demangle_name的字符数组指针，失败返回NULL，注意：调用者应负责次此处的free()

Exception

最新C++11版muduo将fillStackTrace()和自定义demangle函数整合到了CurrentThread::stackTrace函数中
类图：

• what()：打印一条自定义消息
• stackTrace()：返回stack_.c_str()
• 在构造函数，调用CurrentThread::stackTrace，进行demangle，填充字符串stack

CurrentThread::stackTrace()

string stackTrace(bool demangle)//是否需要进行demangle
{
 string stack;
 const int max_frames = 200;//最多有200个栈地址
 void* frame[max_frames];//void **指针数组
 int nptrs = ::backtrace(frame, max_frames);//栈地址个数
 char** strings = ::backtrace_symbols(frame, nptrs);
 //strings是一个指向字符串数组的指针，它包含char*元素个数为nptrs 每个字符串包含了一个相对于frame中对应元素的可打印信息
 //通常是这样: ./testexception(main+0xc2) [0x401a5f] /lib64/libc.so.6(__libc_start_main+0xf3) [0x7f49991cf493]
 if (strings)
 {
   size_t len = 256;
   char* demangled = demangle ? static_cast<char*>(::malloc(len)) : nullptr;//用来存储demangle后的函数名
   for (int i = 1; i < nptrs; ++i)  //跳过0（0是当前函数）
   {
     if (demangle)//如果需要进行demangle
     {
       // https://panthema.net/2008/0901-stacktrace-demangled/
       //格式：相对路径() [],例如bin/exception_test(_ZN3Bar4testEv+0x79) [0x401909]
       char* left_par = nullptr;//+左边的那一串
       char* plus = nullptr;//是否有+
       for (char* p = strings[i]; *p; ++p)
       {
         if (*p == '(')//括号里
           left_par = p;
         else if (*p == '+')
           plus = p;
       }

       if (left_par && plus)
       {
         *plus = '\0';截取'('到'+'部分的mangled_name
         int status = 0;
         char* ret = abi::__cxa_demangle(left_par+1, demangled, &len, &status);//进行demangle
         *plus = '+';//还原plus
         if (status == 0)//成功
         {
           demangled = ret;  // ret could be realloc()
           stack.append(strings[i], left_par+1);
           stack.append(demangled);
           stack.append(plus);
           stack.push_back('\n');
           continue;
         }
       }
     }
     // Fallback to mangled names
     stack.append(strings[i]);
     stack.push_back('\n');
   }
   free(demangled);
   free(strings);//一次性释放backtrace_symbols返回的二级指针
 }
 return stack;
}

逻辑就是将demangle和fillstacktrace整合到一起，见注释，分别从strings中取出来，一一demangle

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下面是测试用例Exception_test.cc的运行结果：

• Stack：
• Stack inside lambda:
  
• Stack inside std::function:
  
• Stack inside std::bind:
  
• 原stack trace: