Question

我正在尝试使用gdb调试在裸机 ARM平台上运行的程序。在某些时候，会生成SWI（软件中断）异常。但是，后跟踪没有显示产生异常的内容，如您所见：

（gdb）c

Continuing. 
^C 
Program received signal SIGTRAP, Trace/breakpoint trap. 0xffff0008 in ?? ()
(gdb) bt
#0  0xffff0008 in ?? ()

在ARM上运行的程序是使用arm-none-linux-gnueabi-gcc -O2 -c -ggdb编译的，我也尝试使用-O0得到相同的结果。

如何获得有意义的调用堆栈？有没有其他方法可以找到产生此异常的内容？

Answer 1

要了解gdb生成堆栈跟踪的问题，首先必须了解gdb如何生成堆栈跟踪。编译器在创建C函数时使用标准序言和结尾，这是函数入口和出口处的汇编程序代码。部分原因是将lr保存在堆栈上，为局部变量保留空间和链接前一个帧指针或fp。这些堆栈帧提供了一种带有fp root-ed 的链接列表，通常以零结束。这取决于 ABI （请参阅-mabi）。每个ARM ABI类型的细节略有不同，但概念类似。

因此，当SWI（或任何异常发生）时，它会完全中断C编译代码的流程，并且帧指针列表可能难以解码，特别是在堆栈损坏的情况下。此外，gdb不会解码程序的上下文。某些系统可能会更改帧指针并立即从exception mode切换到system/supervisor mode。异常的sp甚至可以用作临时寄存器。输入SWI后，处理程序的部分工作将是保存user寄存器（r0-r12）。在多任务O / S 的情况下，这可能导致user堆栈从一个任务到另一个任务的完全更改。

您始终可以通过检查异常模式中的lr来确定错误/导致指令。这在ARM Architechure中指定，对于任何 ARM CPU都是相同的。 0xfff0008是默认的SWI处理程序地址（使用高内存向量表时）。以下是 ARM ARM（架构参考手册）中SWI的例外情况，

A2.6.4软件中断异常

软件中断指令（SWI）进入管理程序模式以请求特定的管理程序（操作系统）功能。执行SWI时，将执行以下操作：

   R14_svc    = address of next instruction after the SWI instruction
   SPSR_svc   = CPSR
   CPSR[4:0]  = 0b10011                 /* Enter Supervisor mode */
   CPSR[5]    = 0                       /* Execute in ARM state */
                                        /* CPSR[6] is unchanged */
   CPSR[7]    = 1                       /* Disable normal interrupts */
                                        /* CPSR[8] is unchanged */
   CPSR[9]    = CP15_reg1_EEbit         /* Endianness on exception entry */
   if high vectors configured then
       PC     = 0xFFFF0008
   else
       PC     = 0x00000008

要在执行SWI操作后返回，请使用以下指令从PC（从R14_svc）和CPSR（从SPSR_svc）恢复并返回到SWI之后的指令：

       MOVS PC,R14

如您所见，R14_svc在管理员模式下是lr，设置为SWI指令+4。这样正常返回将重新启动以下指令。通过检查lr的位置，您可以确定SWI的位置。如果用户堆栈未损坏，您可以使用编译器通过supervisor使用的 ABI 将user堆栈链接到fp堆栈。如果这样做，那么gdb可以给出堆栈跟踪。但是，在正在讨论的系统中，没有SWI支持代码。

在这种情况下，您还可以编写gdb宏来提供堆栈跟踪。但是，我希望很明显，gdb通常会有一项艰巨的任务。

如何从SoftWare中断异常中获取调用堆栈

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