std::stacktrace

C++23 引入 <stacktrace>，提供标准化的堆栈跟踪功能，用于调试、日志记录和错误报告。

基本用法

#include <stacktrace>
#include <iostream>

void bar() {
    auto trace = std::stacktrace::current();
    std::cout << trace << "\n";
}

void foo() { bar(); }

int main() { foo(); }

输出类似：

0: bar() at main.cpp:4
1: foo() at main.cpp:8
2: main at main.cpp:10

stacktrace_entry

std::stacktrace trace = std::stacktrace::current();

for (const auto& entry : trace) {
    std::cout << "description: " << entry.description() << "\n";  // 函数名
    std::cout << "source_file: " << entry.source_file() << "\n";  // 文件路径
    std::cout << "source_line: " << entry.source_line() << "\n";  // 行号（0=未知）
}

在异常处理中使用

#include <stacktrace>
#include <stdexcept>

struct traced_error : std::runtime_error {
    std::stacktrace trace;
    traced_error(const std::string& msg,
                 std::stacktrace st = std::stacktrace::current())
        : std::runtime_error(msg), trace(st) {}
};

void process() {
    throw traced_error("processing failed");
}

int main() {
    try {
        process();
    } catch (const traced_error& e) {
        std::cerr << "Error: " << e.what() << "\n";
        std::cerr << "Stack trace:\n" << e.trace << "\n";
    }
}

日志集成

class Logger {
public:
    enum Level { Debug, Info, Warning, Error };

    static void log(Level level, const std::string& msg,
                    std::stacktrace st = std::stacktrace::current()) {
        if (level >= Warning) {
            std::cerr << format_level(level) << ": " << msg << "\n";
            size_t count = 0;
            for (const auto& entry : st) {
                if (count++ >= 5) break;
                std::cerr << "  " << entry << "\n";
            }
        } else {
            std::cout << format_level(level) << ": " << msg << "\n";
        }
    }
private:
    static const char* format_level(Level l) {
        switch (l) {
            case Debug: return "DEBUG"; case Info: return "INFO";
            case Warning: return "WARN"; case Error: return "ERROR";
        }
        return "?";
    }
};

空栈跟踪与跳过帧

std::stacktrace empty;
assert(empty.empty());  // 默认构造的为空

// 跳过前 N 帧
auto trace = std::stacktrace::current(2);  // 跳过 current() 和调用者

格式化

std::stacktrace trace = std::stacktrace::current();

std::cout << trace;                    // 流输出
std::string str = std::to_string(trace);  // 转字符串
std::print("Current: {}\n", trace[0]);    // std::format 支持

平台支持

平台	编译器	状态	备注
Linux	GCC 12+	支持	-lstdc++_libbacktrace 或 -rdynamic
Linux	Clang 15+	部分	需要 libunwind
Windows	MSVC 17+	支持	需 PDB 文件获取符号
macOS	Clang 15+	实验性	-lunwind

# GCC/Linux
g++ -std=c++23 -lstdc++_libbacktrace main.cpp

# MSVC
cl /std:c++latest /Zi main.cpp

性能考量

std::stacktrace::current() 不是零开销操作，典型开销为几微秒到几十微秒，取决于栈深度。不要在热路径中无条件获取栈跟踪：

void hot_function() {
    #ifdef DEBUG
    auto trace = std::stacktrace::current();
    #endif
}

注意事项

• source_file() 和 source_line() 依赖调试信息（-g / /Zi）
• 优化可能内联掉某些栈帧
• description() 的格式是实现定义的
• 析构函数关键路径慎用（可能分配内存）