你能确定 C 中的堆栈深度吗？

Question

我想知道 C 中是否有一个函数（让我们将其命名为 int get_stack_depth()），returns 当前函数的数量在栈上执行。例如：

int foo(){
    return get_stack_depth();
}

int bar2(){
    return get_stack_depth();
}

int bar1(){
    return bar2();
}

int bar(){
    return bar1();
}

int main(){
    get_stack_depth();      // = 0
    foo();                  // = 1
    bar();                  // = 3
    return 0;
}

我想用它来调试信息，其中每个 printf 将包含 get_stack_depth() 缩进以提高可读性。如果这是编译器相关的，或者任何其他相关的，我会接受所有的约束；现在我想知道这是否至少在某个地方得到支持。

编辑：建议重复的答案对我一点帮助都没有，正如此处接受的答案所暗示的那样，您无法仅根据堆栈的大小来确定堆栈上有多少个函数；信息根本不存在。

Answer 1

C 中堆栈的确切机制是特定于实现的，因此没有单一、正确、标准的方法来查找堆栈深度。不过，有一些方法可以模拟这种行为。

使用计数器。定义一个全局的unsigned depth，在每个你关心栈深度的函数中，开头注入depth++，结尾注入depth--。这显然是更繁琐的方法，如果不进行递增或递减，很容易出现很多令人沮丧的问题。
检查堆栈指针。在 x86 系统（几乎所有台式机和笔记本电脑设备）上，堆栈向下增长，这意味着进入函数调用将减少堆栈指针的值。在许多情况下（但不是全部，例如启用优化时）堆栈指针寄存器 %rsp 指向当前函数堆栈帧的“顶部”。获取此值的一种相当 hacky 的方法是将其分配给一个变量：register uint64_t rsp asm ("rsp");。值越低，堆栈的深度越大。

不幸的是，函数调用之间递减的大小取决于该函数的堆栈帧有多大——如果一个函数将一个大数组声明为局部变量，那么它的函数的堆栈指针会低得多调用，因为数组消耗了更多 space。

最终，我所知道的找到准确的函数调用回溯的唯一可靠方法是运行调试器中的程序，例如 gdb 并发出 backtrace 命令，这将打印当前调用堆栈。当运行独立于任何调试器时，程序似乎无法使用这种支持。

Answer 2

您尝试过使用 backtrace() 吗？例如：

#include <execinfo.h>
unsighed int getDepth(){
    const unsigned int max_depth = 200;
    void* buffer[max_depth];
    return backtrace(buffer, max_depth)-5;
}

-5 在那里是因为 main 上面有一些函数（由 libc 添加）我想忽略。但是，如果您想自动计算，请将我的函数更改为

int get_stack_depth(int set_caller_as_root){
    static int root_depth = 0;

    if (set_caller_as_root){
        root_depth = get_stack_depth(0) - 1;
    }

    const int max_depth = 200;
    void* buffer[max_depth];
    return backtrace(buffer, max_depth) - root_depth;
}

并将您的代码更新为

int foo(){
    return get_stack_depth(0);
}

int bar2(){
    return get_stack_depth(0);
}

int bar1(){
    return bar2();
}

int bar(){
    return bar1();
}

int main(){
    printf("%d\n", get_stack_depth(1));     // = 0
    printf("%d\n", foo());                  // = 1
    printf("%d\n", bar());                  // = 3
    return 0;
}

这会产生正确的预期结果。

请注意 execinfo.h 默认情况下未安装在 windows 10 上（它安装在 linux 上）。

你能确定 C 中的堆栈深度吗？

Can you determine stack depth in C?

c

size

stack

printf