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Linux应用程序设计：如何获取线程栈的使用信息？

时间：2021-05-27 16:16:49 来源：

面对的问题

对于线程的栈空间，相信各位小伙伴都不陌生。它有下面的这几项特性：

由操作系统分配固定的空间；

使用一个栈寄存器来保存实时位置；

后进先出。

今天，我们不聊操作系统层面对栈的管理，只从应用程序的角度，来看一下如何实时获取栈的使用情况。

在一般的单片机／嵌入式程序开发过程中，在创建一个线程（或者称作任务）的时候，是可以指定给该线程分配多少栈空间的。

然后在调试的时候呢，周期性的打印出栈区的使用情况：消耗了多少空间，还剩余多少空间。

这样的话，跑完每一个测试用例之后，就能得到一个大致的统计数据，从而最终决定：需要给这个线程分配多少栈空间。

例如：在 ucOS 系统中，提供了函数 NT8U OSTaskStkChk（INT8U prio， OS＿STK＿DATA ＊p＿stk＿data），来获取一个任务的栈使用信息。

但是在 Linux 系统中，并没有这样类似的函数，来直接获取栈使用信息。

因此，为了得到此线程的已使用和空闲栈空间，必须通过其他的方式来获取。

下面，就提供 2 种解决方案：正规军方式和杂牌军方式！

正规军方式

在 Linux 系统中，在创建一个线程的时候，是可以通过线程属性来设置：为这个线程分配多少的栈（stack）空间的。

如果应用程序不指定的话，操作系统就设置为一个默认的值。

线程创建完毕之后，操作系统在内核空间，记录了这个线程的一切信息，当然也就包括给它分配的栈空间信息。

为了让应用层能够获取到这个信息，操作系统也提供了相应的系统函数。代码如下：

pthread＿attr＿t attr；void ＊stack＿addr；int stack＿size；memset（＆attr， 0， sizeof（pthread＿attr＿t））；pthread＿getattr＿np（pthread＿self（），＆attr）；pthread＿attr＿getstack（＆attr，＆stack＿addr，＆stack＿size）；pthread＿attr＿destroy（＆attr）；printf（＂statck top ＝％p ＂， stack＿addr）；printf（＂stack bottom ＝％p ＂， stack＿addr ＋ stack＿size）；

从上面这段代码中可以看到，它只能获取栈空间的地址开始以及总的空间大小，仍然不知道当前栈空间的实际使用情况！

我找了一下相关的系统调用，Linux 似乎没有提供相关的函数。

怎么办？只能迂回操作。

我们知道，在 Linux x86 平台上，寄存器 ESP 就是来存储栈指针的。对于一个满递减类型的栈，这个寄存器里的值，就代表了当前栈中最后背使用的、那个栈空间的地址。

因此，只要我们能够获取到 ESP 寄存器里的值，就相当于知道了当前这个栈有多少空间被使用了。

那么怎样来获取 ESP 寄存器的值呢？既然是寄存器，那就肯定是使用汇编代码了。

很简单，就 1 行：

size＿t esp＿val；asm（＂movl ％％esp，％0＂：＂＝m＂（esp＿val）：）；

对不起，我错了！应该是 2 行代码，忘记变量定义了。

对于汇编代码不熟悉的小伙伴，可以参考之前总结的一篇文章：内联汇编很可怕吗？看完这篇文章，终结它！

找到第 4 个示例，直接抄过来就行。

好了，拿到了以上的所有信息，就可以计算出栈的已使用和空闲空间的大小了：