一种建立函数栈的方法、装置、介质和电子设备与流程

本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种建立函数栈的方法、装置、介质和电子设备。

背景技术：

函数栈，是计算机科学中存储有关正在运行的子程序的消息的栈。函数栈最经常被用于存放子程序的返回地址。在调用任何子程序时，主程序都必须暂存子程序运行完毕后应该返回到的地址。因此，如果被调用的子程序还要调用其他的子程序，其自身的返回地址就必须存入函数栈，在其自身运行完毕后再行取回。在递归程序中，每一层次递归都必须在函数栈上增加一条地址，因此如果程序出现无限递归(或仅仅是过多的递归层次)，函数栈就会产生栈溢出。在软件质量监控中，获取并分析程序运行过程中的函数栈是一种常用的技术手段。

但是，通常获取函数栈是一个比较耗时的操作，影响程序的运行效率，从用户体验来看会带来卡顿、卡死的现象。特别是，当应用程序中存在有几百个线程时，频繁的、长时间的卡顿或卡死现象，令用户无法接受。

技术实现要素：

提供该发明内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本公开的目的在于提供一种建立函数栈的方法、装置、介质和电子设备，能够解决上述提到的至少一个技术问题。具体方案如下：

根据本公开的具体实施方式，第一方面，本公开提供一种建立函数栈的方法，包括：

获取指令计数器中的指令执行地址；

当所述指令执行地址的值为第一调用函数的第一调用地址时，则获取第一返回地址和通过栈指针获取栈指针值；以及

基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和所述栈指针值检索历史函数栈数据集，获取检索结果；

当所述检索结果非空时，则确定所述检索结果为与第二调用函数相关联的第二克隆函数栈地址，且创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并根据所述第二克隆函数栈地址将第二克隆函数栈中的信息复制到所述第一函数栈中。

根据本公开的具体实施方式，第二方面，本公开提供一种建立函数栈的装置，包括：

获取指令执行地址单元，用于获取指令计数器中的指令执行地址；

获取参数信息单元，用于当所述指令执行地址的值为第一调用函数的第一调用地址时，则获取第一返回地址和通过栈指针获取栈指针值；

检索单元，用于基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和所述栈指针值检索历史函数栈数据集，获取检索结果；

第一复制单元，用于当所述检索结果非空时，则确定所述检索结果为与第二调用函数相关联的第二克隆函数栈地址，且创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并根据所述第二克隆函数栈地址将第二克隆函数栈中的信息复制到所述第一函数栈中。

根据本公开的具体实施方式，第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述建立函数栈的方法。

根据本公开的具体实施方式，第四方面，本公开提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面任一项所述建立函数栈的方法。

本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：

本公开提供了一种建立函数栈的方法、装置、介质和电子设备。本公开通过快速比较函数栈信息，从历史函数栈数据集中找出相同函数栈，并利用克隆函数栈快速创建对应的函数栈。避免重复计算，提升函数栈回溯效率。优化后，效率提升2～3倍。其中，效果与重复的线程个数相关。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。在附图中：

图1示出了根据本公开实施例的建立函数栈的方法的流程图；

图2示出了根据本公开实施例的建立函数栈的方法的函数栈和线程栈的关系示意图；

图3示出了根据本公开实施例的建立函数栈的方法的函数调用示意图；

图4示出了根据本公开实施例的建立函数栈的装置的单元框图；

图5示出了根据本公开的实施例的电子设备连接结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面结合附图详细说明本公开的可选实施例。

对本公开提供的第一实施例，即一种建立函数栈的方法的实施例。

下面结合图1和图2对本公开实施例进行详细说明建立函数栈。

步骤s101，获取指令计数器中的指令执行地址。

对于所述方法应用于arm架构，对函数调用过程中涉及三个重要的寄存器：指令计数器(简称pc寄存器)、链接寄存器(简称lr寄存器)和栈指针(简称sp寄存器)。

pc寄存器和lr寄存器均指向代码段。

每个线程启动的时候，都会创建一个线程栈和pc寄存器。pc寄存器里保存有当前正在执行的jvm指令的地址。每一个线程都有它自己的pc寄存器，也是该线程启动时创建的。pc寄存器用于保存下一条将要执行的指令地址的寄存器。pc寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的地址，这里的地址可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。

lr寄存器保存当前函数的返回地址。且lr寄存器的地址保存在函数栈的第一个位置。

sp寄存器指向线程栈栈顶。

请参见图2所示，对于linux系统，每个线程都有一个对应的线程栈。例如，线程启动时启动线程栈m，线程中包括：函数a、函数b、函数c和函数d；其中，函数a调用函数b，函数b调用函数c，函数c调用函数d，则在线程栈中函数栈是连续排列的，排列顺序是：函数栈d1、函数栈c1、函数栈b1和函数栈a1；因为函数d是最后一个的函数，sp寄存器指向线程栈栈顶，也就是指向函数栈d1的顶部。

进程没执行一条指令，pc寄存器均指向该条指令的地址。因此，每执行一条指令，从pc寄存器就可以获取指令执行地址。

步骤s102，当所述指令执行地址的值为第一调用函数的第一调用地址时，则获取第一返回地址和通过栈指针获取栈指针值。

请参见图3所示，例如，继续上述例子，当函数a执行到调用地址时，则调用函数b，首先，将函数b的地址写入pc寄存器；然后，将函数a调用位置的下一条指令的地址，也就是返回地址写入lr寄存器；为了防止lr寄存器中的值被修改，进一步的，在函数栈b1压入lr寄存器中的值，请参见图2所示；在函数栈b1弹出该值时，将该值赋值为pc寄存器的值，并释放函数栈b1的空间。

具体的，所述获取第一返回地址，至少包括以下获取方式之一：

方式一，从链接寄存器中获取第一返回地址；

方式二，计算所述指令执行地址加一的值，获取第一返回地址。

由于本公开实施例所述方法发生在创建函数栈前，获取第一返回地址只能通过计算或lr寄存器获取。

步骤s103，基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和所述栈指针值检索历史函数栈数据集，获取检索结果。

历史函数栈数据集，保存已经被调用过的函数栈的信息，包括：调用地址、返回地址、栈指针值和克隆函数栈地址。

克隆函数栈是一个与正常函数栈完全相同的函数栈，由于函数栈在函数调用完成后会被释放，为了避免过去生成函数栈对资源的消耗，本公开实施例将不同的函数栈保存为克隆函数栈，以便利用克隆函数栈建立新的相同的函数栈，从而提高建立函数栈的效率。克隆函数栈地址的指向克隆函数栈的地址。

可选的，所述基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和所述栈指针值检索历史函数栈数据集，获取检索结果，包括以下步骤：

步骤s103-1，基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和页对齐值检索历史函数栈数据集，获取检索结果。

其中，所述页对齐值是所述栈指针值的后三位的值。

步骤s104，当所述检索结果非空时，则确定所述检索结果为与第二调用函数相关联的第二克隆函数栈地址，且创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并根据所述第二克隆函数栈地址将第二克隆函数栈中的信息复制到所述第一函数栈中。

检索结果非空表明在历史函数栈数据集中存在检索的值，并且可以确定该检索值为第二克隆函数栈地址，也就是有一个与当前函数相同的第二调用函数被调用，该第二调用函数曾经创建了第二克隆函数栈。

本公开实施例通过快速比较栈信息，找出相同栈，避免重复计算，提升栈回溯效率。

步骤s105，当所述检索结果为空时，则创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并将与所述第一调用函数相关联的调用信息存入所述第一函数栈中。

其中，所述调用信息至少包括所述第一返回地址。

第一返回地址通常保存在第一函数栈的第一个空间位置。当已知函数栈的空间大小时，可获取上一个函数栈的起始位置，因此可获取lr寄存器的值。

检索结果为空表明在历史函数栈数据集中不存在检索的值，也就是从没有相同的函数被调用过。则只能按照传统调用函数的步骤创建第一函数栈。

步骤s106，基于所述第一函数栈获取第一函数栈地址。

步骤s107，将所述第一调用地址、所述第一返回地址、所述栈指针值和所述第一函数栈地址保存到历史函数栈数据集中。

为了提高以后调用函数的效率，本公开实施例将该新的函数调用的信息保存在历史函数栈数据集中。

且还包括以下步骤：

步骤s108，复制所述第一函数栈，生成第一克隆函数栈。

从而使以后再次调用该新的函数时，可以提高函数调用的效率。

本公开实施例通过快速比较函数栈信息，从历史函数栈数据集中找出相同函数栈，并利用克隆函数栈快速创建对应的函数栈。避免重复计算，提升函数栈回溯效率。优化后，效率提升2～3倍。其中，效果与重复的线程个数相关。

与本公开提供的第一实施例相对应，本公开还提供了第二实施例，即一种建立函数栈的装置。由于第二实施例基本相似于第一实施例，所以描述得比较简单，相关的部分请参见第一实施例的对应说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。

图4示出了本公开提供的一种建立函数栈的装置的实施例。请参见图4所示，本公开提供一种建立函数栈的装置，包括：获取指令执行地址单元401，获取参数信息单元402，检索单元403，第一复制单元404。

获取指令执行地址单元401，用于获取指令计数器中的指令执行地址；

获取参数信息单元402，用于当所述指令执行地址的值为第一调用函数的第一调用地址时，则获取第一返回地址和通过栈指针获取栈指针值；

检索单元403，用于基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和所述栈指针值检索历史函数栈数据集，获取检索结果；

第一复制单元404，用于当所述检索结果非空时，则确定所述检索结果为与第二调用函数相关联的第二克隆函数栈地址，且创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并根据所述第二克隆函数栈地址将第二克隆函数栈中的信息复制到所述第一函数栈中。

可选的，在所述检索单元403中，包括：

检索子单元，用于基于所述第一调用地址、所述第一返回地址和页对齐值检索历史函数栈数据集，获取检索结果；其中，所述页对齐值是所述栈指针值的后三位的值。

可选的，在所述装置中，还包括：

原创单元，用于当所述检索结果为空时，则创建与所述第一调用函数相关联的第一函数栈，并将与所述第一调用函数相关联的调用信息存入所述第一函数栈中；其中，所述调用信息至少包括所述第一返回地址。

可选的，在所述装置中，还包括：

获取第一函数栈地址单元，用于基于所述第一函数栈获取第一函数栈地址；

保存单元，用于将所述第一调用地址、所述第一返回地址、所述栈指针值和所述第一函数栈地址保存到历史函数栈数据集中。

可选的，在所述装置中，还包括：

第二复制单元，用于复制所述第一函数栈，生成第一克隆函数栈。

可选的，在所述获取参数信息单元402中，至少包括以下获取方式子单元之一：

第一获取方式子单元，用于从链接寄存器中获取第一返回地址；

第二获取方式子单元，用于计算所述指令执行地址加一的值，获取第一返回地址。

可选的，所述装置应用于arm架构。

本公开实施例通过快速比较函数栈信息，从历史函数栈数据集中找出相同函数栈，并利用克隆函数栈快速创建对应的函数栈。避免重复计算，提升函数栈回溯效率。优化后，效率提升2～3倍。其中，效果与重复的线程个数相关。

本公开实施例提供了第三实施例，即一种电子设备，该设备用于建立函数栈的方法，所述电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如第一实施例所述建立函数栈的方法。

本公开实施例提供了第四实施例，即一种建立函数栈的计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行如第一实施例中所述建立函数栈的方法。

下面参考图5，其示出了适于用来实现本公开实施例的电子设备的结构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、pda(个人数字助理)、pad(平板电脑)、pmp(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字tv、台式计算机等等的固定终端。图4示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的程序或者从存储装置508加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram503中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置501、rom502以及ram503通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。

通常，以下装置可以连接至i/o接口505：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置506；包括例如液晶显示器(lcd)、扬声器、振动器等的输出装置507；包括例如磁带、硬盘等的存储装置508；以及通信装置509。通信装置509可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置509从网络上被下载和安装，或者从存储装置508被安装，或者从rom502被安装。在该计算机程序被处理装置501执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。

需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如http(hypertexttransferprotocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)，广域网(“wan”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，adhoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。

本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)等等。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。