崩溃信息追溯——backward-cpp

在日常的软件开发过程中，总是避免不了出现程序运行中突然的崩溃，如果已知一个必然崩溃的现象且可复现的话，这种bug还方便排查，加打印或者用gdb运行程序崩溃后可以追溯栈信息。

但如果是一个偶现的崩溃，这就比较棘手了，需要我们在程序开发时就增加一些机制，帮助我们更高效地定位程序错误。

目录

• 1.关于backward-cpp
• 2.依赖backward库
• • [2.1 C++版本](#2.1 C++版本)
  • • 安装方式
    • CMake集成
  • [2.2 ROS2版本](#2.2 ROS2版本)
• 3.在代码中启用backward-cpp和日志功能
• • [3.1 增加头文件](#3.1 增加头文件)
  • [3.2 安装信号处理器](#3.2 安装信号处理器)
  • [3.3 处理崩溃信号的函数](#3.3 处理崩溃信号的函数)
  • [3.4 重新编译](#3.4 重新编译)
  • 四：运行测试

1.关于backward-cpp

源码：

• C++版本：https://github.com/bombela/backward-cpp
• ROS2版本：https://github.com/pal-robotics/backward_ros
  https://index.ros.org/p/backward_ros

两者区别：

• C++版本与ROS2版本功能一样;
• ROS2版本在C++版本的基础上修改了CMakeLists，其他节点依赖backward库时，可以使用 find_package(backward_ros REQUIRED) 依赖，只是依赖更方便。

注意：

• backward 库只能捕捉 一些特定类型的崩溃，主要是：程序崩溃导致信号触发：SIGSEGV （段错误，比如野指针）SIGABRT （程序调用 abort()）SIGFPE （数学错误，比如除以零）SIGILL （非法指令）SIGBUS（总线错误）
• 不能捕捉的情况：
  1.普通 C++ 异常（如 std::runtime_error）
  2.第三方库（如 toml库）里本身处理的异常

2.依赖backward库

2.1 C++版本

安装方式

• header only 模式：只需将 backward.hpp 放入项目中即可使用基本功能
• 完整功能模式：添加 backward.cpp 到项目中，可实现自动捕获致命错误并打印栈跟踪

CMake集成

• 作为子目录添加到项目
• 让backward-cpp参与编译
  在 target_link_libraries(${PROJECT_NAME} ...) 里添加：

target_link_libraries(${PROJECT_NAME}
    backward
    dw      # backward依赖dw库，不添加dw库可能会编译报错
)

2.2 ROS2版本

• 在CMakeLists.txt中添加backward_ros依赖
  在CMakeLists.txt文件中添加：

find_package(backward_ros REQUIRED)

• 在package.xml文件中添加

<depend>backward_ros</depend>

• 可执行文件依赖backeard_ros

target_link_libraries(${PROJECT_NAME}
    backward_ros
)

3.在代码中启用backward-cpp和日志功能

3.1 增加头文件

#include <backward.hpp>

这是 backward-cpp 的主入口，它会自动包含 StackTrace 和 Printer 这两个核心类。

3.2 安装信号处理器

int main(int argc, char **argv)
{
    std::string log_file      = std::filesystem::current_path().string() + "/bjx_elevator_driver.INFO";
    std::string agvc_log_path = "/mnt/agvc/log";
    if (std::filesystem::exists(agvc_log_path)) {
        std::string log_path = agvc_log_path + "/bjx_elevator_driver";
        if (!std::filesystem::exists(log_path)) {
            std::filesystem::create_directory(log_path);
        }
        log_file = log_path + "/bjx_elevator_driver.INFO";
    }

    google::InitGoogleLogging(argv[0]); // 设置GLOG参数
    FLAGS_max_log_size     = 100;       // 最大日志大小（MB）, 如果设置为0将默认为1
    FLAGS_alsologtostderr  = true;      // 同时输出到文件
    FLAGS_colorlogtostderr = true;      // 显示颜色
    FLAGS_logbufsecs       = 0;         // 设置日志滚动时间间隔为的秒数
    FLAGS_v                = 0;         // 设置日志输出等级
    google::SetLogDestination(google::INFO, log_file.c_str());
    google::EnableLogCleaner(std::chrono::hours(24 * 7)); // 7天清理一次日志

    LOG(INFO) << "log file: " << log_file;

    signal(SIGSEGV, signal_handler); // 监听 SIGSEGV 崩溃信号

    LOG(INFO) << "程序启动！";
    
    // 触发崩溃
    int* ptr = nullptr;
    *ptr = 42;

    return 0;
}

signal(SIGSEGV, signal_handler);

这行代码注册了一个信号处理函数 signal_handler，放在需要检测的程序或节点中，当程序遇到 SIGSEGV（段错误）时就会跳进这个函数。也就是说，当程序崩了，交给此函数处理，而不是让程序直接终止。

3.3 处理崩溃信号的函数

void signal_handler(int signum) {
    backward::StackTrace st;
    st.load_here(32);

    // 使用 Printer 格式化堆栈信息
    backward::Printer p;
    std::ostringstream oss;
    p.print(st, oss);

    // 记录到 glog
    LOG(ERROR) << "程序崩溃！信号: " << signum;
    LOG(ERROR) << "崩溃堆栈信息：\n" << oss.str();

    exit(1);
}

• backward::StackTrace 是一个类，用于保存当前调用栈的快照。
• load_here(32) 会捕捉当前线程最多 32 层的调用栈信息。
• Printer 是用来格式化并打印 StackTrace 的工具类。
• 它可以打印到 std::cout、std::cerr、std::ostringstream 等。
• 打印出来的内容会包括：哪个函数、哪个源码文件、哪一行调用的
• 使用 glog 来将堆栈信息作为错误日志输出，这样你不仅能看到程序崩溃，还能知道在哪一行出了问题。

3.4 重新编译

rm -rf build
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j

四：运行测试

运行可执行文件

如果崩溃，你会看到：

I20250403 13:28:27.121705 134548333981312 jsonrpc_client_test.cpp:127] 程序启动！
E20250403 13:28:27.210820 134548333981312 jsonrpc_client_test.cpp:96] 程序崩溃！信号: 11
E20250403 13:28:27.211076 134548333981312 jsonrpc_client_test.cpp:97] 崩溃堆栈信息：
Stack trace (most recent call last):
#8    Object "", at 0xffffffffffffffff, in 
#7    Object "/home/lik/bjx_elevator_driver/build/jsonrpc_client_test", at 0x5630b994b1c4, in _start
#6    Source "../csu/libc-start.c", line 392, in __libc_start_main_impl
#5    Source "../sysdeps/nptl/libc_start_call_main.h", line 58, in __libc_start_call_main
#4    Source "/home/lik/bjx_elevator_driver/test/jsonrpc_client_test.cpp", line 131, in main
        129:     // 触发崩溃
        130:     int* ptr = nullptr;
      > 131:     *ptr = 42;
        132: 
        133:     return 0;
        134: }
#3    Object "/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", at 0x7a5ef944251f, in 
#2    Source "/home/lik/bjx_elevator_driver/test/jsonrpc_client_test.cpp", line 88, in signal_handler
         85: // 处理崩溃信号的函数
         86: void signal_handler(int signum) {
         87:     backward::StackTrace st;
      >  88:     st.load_here(32);
         89: 
         90:     // 使用 Printer 格式化堆栈信息
         91:     backward::Printer p;
#1    Source "/home/lik/.cache/CPM/backward-cpp/backward.hpp", line 879, in load_here
        876:       return 0;
        877:     }
        878:     _stacktrace.resize(depth);
      > 879:     size_t trace_cnt = details::unwind(callback(*this), depth);
        880:     _stacktrace.resize(trace_cnt);
        881:     skip_n_firsts(0);
        882:     return size();
#0    Source "/home/lik/.cache/CPM/backward-cpp/backward.hpp", line 861, in unwind<backward::StackTraceImpl<backward::system_tag::linux_tag>::callback>
        859: template <typename F> size_t unwind(F f, size_t depth) {
        860:   Unwinder<F> unwinder;
      > 861:   return unwinder(f, depth);
        862: }
        863: 
        864: } // namespace details