スタックトレース

コンピューティングにおいて、スタック トレース(スタック バックトレース^[1]またはスタック トレースバック^[2]とも呼ばれる) は、プログラムの実行中のある時点でのアクティブなスタック フレームのレポートです。プログラムが実行されると、多くの場合、メモリはスタックとヒープの2 つの場所に動的に割り当てられます。メモリはスタック上に連続的に割り当てられますが、ヒープ上には割り当てられないため、それらの名前が反映されています。スタックはプログラミング構造を指すこともあるため、区別するために、このスタックはプログラムの関数呼び出しスタックと呼ばれます。技術的には、スタック上にメモリ ブロックが割り当てられると、その前に割り当てられた他のメモリ ブロックが存在する可能性があるため、簡単に削除することはできません。プログラムで関数が呼び出されるたびに、アクティベーション レコードと呼ばれるメモリ ブロックが呼び出しスタックの上部に割り当てられます。一般に、アクティベーション レコードには関数の引数とローカル変数が格納されます。アクティベーション レコードに正確に何が含まれるか、どのように配置されるかは、呼び出し規約によって決まります。

プログラマーは、インタラクティブ デバッグや事後デバッグ中にスタック トレースを使用するのが一般的です。エンド ユーザーは、エラー メッセージの一部としてスタック トレースが表示されるのを確認して、それをプログラマーに報告することができます。

スタック トレースを使用すると、スタック トレースが生成される時点まで、呼び出されたネストされた関数のシーケンスを追跡できます。事後分析のシナリオでは、これは障害が発生した関数 (必ずしも原因ではない) まで拡張されます。兄弟呼び出しはスタック トレースに表示されません。

Java ^[3]やC# ^[4]を含む多くのプログラミング言語には、システムコールを介して現在のスタックトレースを取得するためのサポートが組み込まれています。 が のstd::stacktraceコンテナとして標準ライブラリに追加される前はstd::stacktrace_entry、C++23より前ではこれを行うためのサポートが組み込まれていませんでしたが、C++ ユーザーは (たとえば) stacktraceライブラリを使用してスタックトレースを取得できます。JavaScript では、例外は、スローされた場所からのスタックを含むプロパティ を保持します。stack

たとえば、次のPythonプログラムにはエラーが含まれています。

定義（  ）：
    私 =  0
    j  =  b ( i )
    戻る ​

定義 b ( z ):
    5 の ​
     z  ==  0の場合:
        c () 関数
     k  +  z を返す

デフ c ():
    エラー（）

（）

標準の Python インタープリターでプログラムを実行すると、次のエラー メッセージが生成されます。

トレースバック (最新の呼び出しが最後):
  ファイル"file.py"、行15、<module>内
a ()
  ファイル"file.py"、行3 、 a内j = b ( i )
  ファイル"file.py"、行9、b内c ()
  ファイル"file.py"、行13、c内error () NameError :名前 'error' は定義されていません    
      
    
    

スタック トレースは、エラーが発生した場所、つまりc関数を示しています。また、c関数が によって呼び出されb、それが によって呼び出され、それがプログラムの 15 行目 (最後の行) のコードによって呼び出されたことが示されています。これら 3 つの関数のそれぞれのアクティベーション レコードは、関数がスタックの一番下を占め、関数がスタックの一番上を占める aようにスタックに配置されます。ac

Javaでは、スタックトレースを手動でダンプすることができます。Thread.dumpStack()^[5]次の入力を取ります。

パブリッククラスMain {   
  パブリック静的voidメイン（文字列引数[] ）{     
    デモ();
  }
  静的voidデモ（）{   
    デモ1 ();
  }
  静的voidデモ1 （）{   
    デモ2 ();
  }
  静的voidデモ2 （）{   
    デモ3 ();
  }
  静的voidデモ3 （）{   
    スレッド.dumpStack ( );
  }
}

例外は関数を降順でリストするため、最も内側の呼び出しが最初になります。

java . lang .例外:スタックトレースat java . lang . Thread . dumpStack ( Thread . java : 1336 ) at Main . demo3 ( Main . java : 15 ) at Main . demo2 ( Main . java : 12 ) at Main . demo1 ( Main . java : 9 ) at Main . demo ( Main . java : 6 ) at Main . main ( Main . java : 3 )  
         
         
         
         
         
         

CとC++ ( C++23以前)はどちらもスタック トレースを取得するためのネイティブ サポートを持っていませんが、glibcやboostなどのライブラリがこの機能を提供しています。^{[6] [7]}これらの言語では、一部のコンパイラ最適化により、実行時に回復できるコール スタック情報が妨げられることがあります。たとえば、インライン化によってスタック フレームが失われる場合や、末尾呼び出しの最適化によってスタック フレームが別のスタック フレームに置き換えられる場合、フレーム ポインタの削除によってコール スタック分析ツールがコール スタックの内容を正しく解釈できなくなる場合があります。^[6]

たとえば、glibc のbacktrace()関数は、プログラム関数とメモリ アドレスを含む出力を返します。

./a.out ( ) [ 0x40067f ] ./a.out ( ) [ 0x4006fe ] ./a.out ( ) [ 0x40070a ] / lib / x86_64 - linux - gnu / libc.so.6 ( __ libc_start_main + 0xf5 ) [ 0x7f7e60738f45 ] ./a.out ( ) [ 0x400599 ]​​​​​​​​​​​​​​ 
 
 
 
 

C++23以降では、静的メンバー関数によって返される値を印刷することで、スタックトレースを手動でダンプすることができますstd::stacktrace::current()。^[8]

std :: cout << std :: stacktrace :: current () << '\n' ;    

Rust には 2 種類のエラーがあります。パニックマクロを使用する関数は「回復不能」であり、現在のスレッドはスタックの巻き戻しによって汚染されます。を返す関数はstd::result::Result「回復可能」であり、適切に処理できます。^[9]ただし、回復可能なエラーは手動で追加され、実行時エラーの結果ではないため、スタック トレースを生成できません。

2021年6月現在、Rustは回復不能なエラーのスタックトレースを実験的にサポートしています。Rustはスレッドパニック時にstderrへの出力をサポートしていますが、RUST_BACKTRACE 環境変数を設定して有効にする必要があります。^[10]

有効にすると、このようなバックトレースは以下のように表示され、最新の呼び出しが最初になります。

スレッド' main ' が' execute_to_panic 'でパニックになりました。main . rs : 3スタックバックトレース:
    0 : std :: sys :: imp :: backtrace :: tracing :: imp :: unwind_backtrace 1 : std :: panicking :: default_hook :: {{ closure } } 2 : std :: panicking :: default_hook 3 : std :: panicking :: rust_panic_with_hook 4 : std :: panicking :: begin_panic 5 : futures :: task_impl :: with 6 : futures :: task_impl :: park .. .     
 
   
   
   
   
   
   

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