src/libstd/rt/backtrace.rs

   1 // Copyright 2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
   3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 //! Simple backtrace functionality (to print on failure)
  12
  13 #![allow(non_camel_case_types)]
  14
  15 use collections::Collection;
  16 use from_str::from_str;
  17 use io::{IoResult, Writer};
  18 use iter::Iterator;
  19 use option::{Some, None};
  20 use os;
  21 use result::{Ok, Err};
  22 use str::StrSlice;
  23 use sync::atomic;
  24 use unicode::char::UnicodeChar;
  25
  26 pub use self::imp::write;
  27
  28 // For now logging is turned off by default, and this function checks to see
  29 // whether the magical environment variable is present to see if it's turned on.
  30 pub fn log_enabled() -> bool {
  31     static mut ENABLED: atomic::AtomicInt = atomic::INIT_ATOMIC_INT;
  32     unsafe {
  33         match ENABLED.load(atomic::SeqCst) {
  34             1 => return false,
  35             2 => return true,
  36             _ => {}
  37         }
  38     }
  39
  40     let val = match os::getenv("RUST_BACKTRACE") {
  41         Some(..) => 2,
  42         None => 1,
  43     };
  44     unsafe { ENABLED.store(val, atomic::SeqCst); }
  45     val == 2
  46 }
  47
  48 #[cfg(target_word_size = "64")] static HEX_WIDTH: uint = 18;
  49 #[cfg(target_word_size = "32")] static HEX_WIDTH: uint = 10;
  50
  51 // All rust symbols are in theory lists of "::"-separated identifiers. Some
  52 // assemblers, however, can't handle these characters in symbol names. To get
  53 // around this, we use C++-style mangling. The mangling method is:
  54 //
  55 // 1. Prefix the symbol with "_ZN"
  56 // 2. For each element of the path, emit the length plus the element
  57 // 3. End the path with "E"
  58 //
  59 // For example, "_ZN4testE" => "test" and "_ZN3foo3bar" => "foo::bar".
  60 //
  61 // We're the ones printing our backtraces, so we can't rely on anything else to
  62 // demangle our symbols. It's *much* nicer to look at demangled symbols, so
  63 // this function is implemented to give us nice pretty output.
  64 //
  65 // Note that this demangler isn't quite as fancy as it could be. We have lots
  66 // of other information in our symbols like hashes, version, type information,
  67 // etc. Additionally, this doesn't handle glue symbols at all.
  68 fn demangle(writer: &mut Writer, s: &str) -> IoResult<()> {
  69     // First validate the symbol. If it doesn't look like anything we're
  70     // expecting, we just print it literally. Note that we must handle non-rust
  71     // symbols because we could have any function in the backtrace.
  72     let mut valid = true;
  73     if s.len() > 4 && s.starts_with("_ZN") && s.ends_with("E") {
  74         let mut chars = s.slice(3, s.len() - 1).chars();
  75         while valid {
  76             let mut i = 0;
  77             for c in chars {
  78                 if c.is_digit() {
  79                     i = i * 10 + c as uint - '0' as uint;
  80                 } else {
  81                     break
  82                 }
  83             }
  84             if i == 0 {
  85                 valid = chars.next().is_none();
  86                 break
  87             } else if chars.by_ref().take(i - 1).count() != i - 1 {
  88                 valid = false;
  89             }
  90         }
  91     } else {
  92         valid = false;
  93     }
  94
  95     // Alright, let's do this.
  96     if !valid {
  97         try!(writer.write_str(s));
  98     } else {
  99         let mut s = s.slice_from(3);
 100         let mut first = true;
 101         while s.len() > 1 {
 102             if !first {
 103                 try!(writer.write_str("::"));
 104             } else {
 105                 first = false;
 106             }
 107             let mut rest = s;
 108             while rest.char_at(0).is_digit() {
 109                 rest = rest.slice_from(1);
 110             }
 111             let i: uint = from_str(s.slice_to(s.len() - rest.len())).unwrap();
 112             s = rest.slice_from(i);
 113             rest = rest.slice_to(i);
 114             while rest.len() > 0 {
 115                 if rest.starts_with("$") {
 116                     macro_rules! demangle(
 117                         ($($pat:expr => $demangled:expr),*) => ({
 118                             $(if rest.starts_with($pat) {
 119                                 try!(writer.write_str($demangled));
 120                                 rest = rest.slice_from($pat.len());
 121                               } else)*
 122                             {
 123                                 try!(writer.write_str(rest));
 124                                 break;
 125                             }
 126
 127                         })
 128                     )
 129                     // see src/librustc/back/link.rs for these mappings
 130                     demangle! (
 131                         "$SP$" => "@",
 132                         "$UP$" => "Box",
 133                         "$RP$" => "*",
 134                         "$BP$" => "&",
 135                         "$LT$" => "<",
 136                         "$GT$" => ">",
 137                         "$LP$" => "(",
 138                         "$RP$" => ")",
 139                         "$C$"  => ",",
 140
 141                         // in theory we can demangle any Unicode code point, but
 142                         // for simplicity we just catch the common ones.
 143                         "$x20" => " ",
 144                         "$x27" => "'",
 145                         "$x5b" => "[",
 146                         "$x5d" => "]"
 147                     )
 148                 } else {
 149                     let idx = match rest.find('$') {
 150                         None => rest.len(),
 151                         Some(i) => i,
 152                     };
 153                     try!(writer.write_str(rest.slice_to(idx)));
 154                     rest = rest.slice_from(idx);
 155                 }
 156             }
 157         }
 158     }
 159
 160     Ok(())
 161 }
 162
 163 /// Backtrace support built on libgcc with some extra OS-specific support
 164 ///
 165 /// Some methods of getting a backtrace:
 166 ///
 167 /// * The backtrace() functions on unix. It turns out this doesn't work very
 168 ///   well for green threads on OSX, and the address to symbol portion of it
 169 ///   suffers problems that are described below.
 170 ///
 171 /// * Using libunwind. This is more difficult than it sounds because libunwind
 172 ///   isn't installed everywhere by default. It's also a bit of a hefty library,
 173 ///   so possibly not the best option. When testing, libunwind was excellent at
 174 ///   getting both accurate backtraces and accurate symbols across platforms.
 175 ///   This route was not chosen in favor of the next option, however.
 176 ///
 177 /// * We're already using libgcc_s for exceptions in rust (triggering task
 178 ///   unwinding and running destructors on the stack), and it turns out that it
 179 ///   conveniently comes with a function that also gives us a backtrace. All of
 180 ///   these functions look like _Unwind_*, but it's not quite the full
 181 ///   repertoire of the libunwind API. Due to it already being in use, this was
 182 ///   the chosen route of getting a backtrace.
 183 ///
 184 /// After choosing libgcc_s for backtraces, the sad part is that it will only
 185 /// give us a stack trace of instruction pointers. Thankfully these instruction
 186 /// pointers are accurate (they work for green and native threads), but it's
 187 /// then up to us again to figure out how to translate these addresses to
 188 /// symbols. As with before, we have a few options. Before, that, a little bit
 189 /// of an interlude about symbols. This is my very limited knowledge about
 190 /// symbol tables, and this information is likely slightly wrong, but the
 191 /// general idea should be correct.
 192 ///
 193 /// When talking about symbols, it's helpful to know a few things about where
 194 /// symbols are located. Some symbols are located in the dynamic symbol table
 195 /// of the executable which in theory means that they're available for dynamic
 196 /// linking and lookup. Other symbols end up only in the local symbol table of
 197 /// the file. This loosely corresponds to pub and priv functions in Rust.
 198 ///
 199 /// Armed with this knowledge, we know that our solution for address to symbol
 200 /// translation will need to consult both the local and dynamic symbol tables.
 201 /// With that in mind, here's our options of translating an address to
 202 /// a symbol.
 203 ///
 204 /// * Use dladdr(). The original backtrace()-based idea actually uses dladdr()
 205 ///   behind the scenes to translate, and this is why backtrace() was not used.
 206 ///   Conveniently, this method works fantastically on OSX. It appears dladdr()
 207 ///   uses magic to consult the local symbol table, or we're putting everything
 208 ///   in the dynamic symbol table anyway. Regardless, for OSX, this is the
 209 ///   method used for translation. It's provided by the system and easy to do.o
 210 ///
 211 ///   Sadly, all other systems have a dladdr() implementation that does not
 212 ///   consult the local symbol table. This means that most functions are blank
 213 ///   because they don't have symbols. This means that we need another solution.
 214 ///
 215 /// * Use unw_get_proc_name(). This is part of the libunwind api (not the
 216 ///   libgcc_s version of the libunwind api), but involves taking a dependency
 217 ///   to libunwind. We may pursue this route in the future if we bundle
 218 ///   libunwind, but libunwind was unwieldy enough that it was not chosen at
 219 ///   this time to provide this functionality.
 220 ///
 221 /// * Shell out to a utility like `readelf`. Crazy though it may sound, it's a
 222 ///   semi-reasonable solution. The stdlib already knows how to spawn processes,
 223 ///   so in theory it could invoke readelf, parse the output, and consult the
 224 ///   local/dynamic symbol tables from there. This ended up not getting chosen
 225 ///   due to the craziness of the idea plus the advent of the next option.
 226 ///
 227 /// * Use `libbacktrace`. It turns out that this is a small library bundled in
 228 ///   the gcc repository which provides backtrace and symbol translation
 229 ///   functionality. All we really need from it is the backtrace functionality,
 230 ///   and we only really need this on everything that's not OSX, so this is the
 231 ///   chosen route for now.
 232 ///
 233 /// In summary, the current situation uses libgcc_s to get a trace of stack
 234 /// pointers, and we use dladdr() or libbacktrace to translate these addresses
 235 /// to symbols. This is a bit of a hokey implementation as-is, but it works for
 236 /// all unix platforms we support right now, so it at least gets the job done.
 237 #[cfg(unix)]
 238 mod imp {
 239     use c_str::CString;
 240     use io::{IoResult, Writer};
 241     use libc;
 242     use mem;
 243     use option::{Some, None, Option};
 244     use result::{Ok, Err};
 245     use rt::mutex::{StaticNativeMutex, NATIVE_MUTEX_INIT};
 246
 247     /// As always - iOS on arm uses SjLj exceptions and
 248     /// _Unwind_Backtrace is even not available there. Still,
 249     /// backtraces could be extracted using a backtrace function,
 250     /// which thanks god is public
 251     ///
 252     /// As mentioned in a huge comment block above, backtrace doesn't
 253     /// play well with green threads, so while it is extremely nice
 254     /// and simple to use it should be used only on iOS devices as the
 255     /// only viable option.
 256     #[cfg(target_os = "ios", target_arch = "arm")]
 257     #[inline(never)]
 258     pub fn write(w: &mut Writer) -> IoResult<()> {
 259         use iter::{Iterator, range};
 260         use result;
 261         use slice::{MutableSlice};
 262
 263         extern {
 264             fn backtrace(buf: *mut *mut libc::c_void,
 265                          sz: libc::c_int) -> libc::c_int;
 266         }
 267
 268         // while it doesn't requires lock for work as everything is
 269         // local, it still displays much nicer backtraces when a
 270         // couple of tasks fail simultaneously
 271         static mut LOCK: StaticNativeMutex = NATIVE_MUTEX_INIT;
 272         let _g = unsafe { LOCK.lock() };
 273
 274         try!(writeln!(w, "stack backtrace:"));
 275         // 100 lines should be enough
 276         static SIZE: uint = 100;
 277         let mut buf: [*mut libc::c_void, ..SIZE] = unsafe {mem::zeroed()};
 278         let cnt = unsafe { backtrace(buf.as_mut_ptr(), SIZE as libc::c_int) as uint};
 279
 280         // skipping the first one as it is write itself
 281         result::fold_(range(1, cnt).map(|i| {
 282             print(w, i as int, buf[i])
 283         }))
 284     }
 285
 286     #[cfg(not(target_os = "ios", target_arch = "arm"))]
 287     #[inline(never)] // if we know this is a function call, we can skip it when
 288                      // tracing
 289     pub fn write(w: &mut Writer) -> IoResult<()> {
 290         use io::IoError;
 291
 292         struct Context<'a> {
 293             idx: int,
 294             writer: &'a mut Writer+'a,
 295             last_error: Option<IoError>,
 296         }
 297
 298         // When using libbacktrace, we use some necessary global state, so we
 299         // need to prevent more than one thread from entering this block. This
 300         // is semi-reasonable in terms of printing anyway, and we know that all
 301         // I/O done here is blocking I/O, not green I/O, so we don't have to
 302         // worry about this being a native vs green mutex.
 303         static mut LOCK: StaticNativeMutex = NATIVE_MUTEX_INIT;
 304         let _g = unsafe { LOCK.lock() };
 305
 306         try!(writeln!(w, "stack backtrace:"));
 307
 308         let mut cx = Context { writer: w, last_error: None, idx: 0 };
 309         return match unsafe {
 310             uw::_Unwind_Backtrace(trace_fn,
 311                                   &mut cx as *mut Context as *mut libc::c_void)
 312         } {
 313             uw::_URC_NO_REASON => {
 314                 match cx.last_error {
 315                     Some(err) => Err(err),
 316                     None => Ok(())
 317                 }
 318             }
 319             _ => Ok(()),
 320         };
 321
 322         extern fn trace_fn(ctx: *mut uw::_Unwind_Context,
 323                            arg: *mut libc::c_void) -> uw::_Unwind_Reason_Code {
 324             let cx: &mut Context = unsafe { mem::transmute(arg) };
 325             let ip = unsafe { uw::_Unwind_GetIP(ctx) as *mut libc::c_void };
 326             // dladdr() on osx gets whiny when we use FindEnclosingFunction, and
 327             // it appears to work fine without it, so we only use
 328             // FindEnclosingFunction on non-osx platforms. In doing so, we get a
 329             // slightly more accurate stack trace in the process.
 330             //
 331             // This is often because failure involves the last instruction of a
 332             // function being "call std::rt::begin_unwind", with no ret
 333             // instructions after it. This means that the return instruction
 334             // pointer points *outside* of the calling function, and by
 335             // unwinding it we go back to the original function.
 336             let ip = if cfg!(target_os = "macos") || cfg!(target_os = "ios") {
 337                 ip
 338             } else {
 339                 unsafe { uw::_Unwind_FindEnclosingFunction(ip) }
 340             };
 341
 342             // Don't print out the first few frames (they're not user frames)
 343             cx.idx += 1;
 344             if cx.idx <= 0 { return uw::_URC_NO_REASON }
 345             // Don't print ginormous backtraces
 346             if cx.idx > 100 {
 347                 match write!(cx.writer, " ... <frames omitted>\n") {
 348                     Ok(()) => {}
 349                     Err(e) => { cx.last_error = Some(e); }
 350                 }
 351                 return uw::_URC_FAILURE
 352             }
 353
 354             // Once we hit an error, stop trying to print more frames
 355             if cx.last_error.is_some() { return uw::_URC_FAILURE }
 356
 357             match print(cx.writer, cx.idx, ip) {
 358                 Ok(()) => {}
 359                 Err(e) => { cx.last_error = Some(e); }
 360             }
 361
 362             // keep going
 363             return uw::_URC_NO_REASON
 364         }
 365     }
 366
 367     #[cfg(target_os = "macos")]
 368     #[cfg(target_os = "ios")]
 369     fn print(w: &mut Writer, idx: int, addr: *mut libc::c_void) -> IoResult<()> {
 370         use intrinsics;
 371         #[repr(C)]
 372         struct Dl_info {
 373             dli_fname: *const libc::c_char,
 374             dli_fbase: *mut libc::c_void,
 375             dli_sname: *const libc::c_char,
 376             dli_saddr: *mut libc::c_void,
 377         }
 378         extern {
 379             fn dladdr(addr: *const libc::c_void,
 380                       info: *mut Dl_info) -> libc::c_int;
 381         }
 382
 383         let mut info: Dl_info = unsafe { intrinsics::init() };
 384         if unsafe { dladdr(addr as *const libc::c_void, &mut info) == 0 } {
 385             output(w, idx,addr, None)
 386         } else {
 387             output(w, idx, addr, Some(unsafe {
 388                 CString::new(info.dli_sname, false)
 389             }))
 390         }
 391     }
 392
 393     #[cfg(not(target_os = "macos"), not(target_os = "ios"))]
 394     fn print(w: &mut Writer, idx: int, addr: *mut libc::c_void) -> IoResult<()> {
 395         use collections::Collection;
 396         use iter::Iterator;
 397         use os;
 398         use path::GenericPath;
 399         use ptr::RawPtr;
 400         use ptr;
 401         use slice::{ImmutableSlice, MutableSlice};
 402
 403         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 404         // libbacktrace.h API
 405         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 406         type backtrace_syminfo_callback =
 407             extern "C" fn(data: *mut libc::c_void,
 408                           pc: libc::uintptr_t,
 409                           symname: *const libc::c_char,
 410                           symval: libc::uintptr_t,
 411                           symsize: libc::uintptr_t);
 412         type backtrace_error_callback =
 413             extern "C" fn(data: *mut libc::c_void,
 414                           msg: *const libc::c_char,
 415                           errnum: libc::c_int);
 416         enum backtrace_state {}
 417         #[link(name = "backtrace", kind = "static")]
 418         #[cfg(not(test))]
 419         extern {}
 420
 421         extern {
 422             fn backtrace_create_state(filename: *const libc::c_char,
 423                                       threaded: libc::c_int,
 424                                       error: backtrace_error_callback,
 425                                       data: *mut libc::c_void)
 426                                             -> *mut backtrace_state;
 427             fn backtrace_syminfo(state: *mut backtrace_state,
 428                                  addr: libc::uintptr_t,
 429                                  cb: backtrace_syminfo_callback,
 430                                  error: backtrace_error_callback,
 431                                  data: *mut libc::c_void) -> libc::c_int;
 432         }
 433
 434         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 435         // helper callbacks
 436         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 437
 438         extern fn error_cb(_data: *mut libc::c_void, _msg: *const libc::c_char,
 439                            _errnum: libc::c_int) {
 440             // do nothing for now
 441         }
 442         extern fn syminfo_cb(data: *mut libc::c_void,
 443                              _pc: libc::uintptr_t,
 444                              symname: *const libc::c_char,
 445                              _symval: libc::uintptr_t,
 446                              _symsize: libc::uintptr_t) {
 447             let slot = data as *mut *const libc::c_char;
 448             unsafe { *slot = symname; }
 449         }
 450
 451         // The libbacktrace API supports creating a state, but it does not
 452         // support destroying a state. I personally take this to mean that a
 453         // state is meant to be created and then live forever.
 454         //
 455         // I would love to register an at_exit() handler which cleans up this
 456         // state, but libbacktrace provides no way to do so.
 457         //
 458         // With these constraints, this function has a statically cached state
 459         // that is calculated the first time this is requested. Remember that
 460         // backtracing all happens serially (one global lock).
 461         //
 462         // An additionally oddity in this function is that we initialize the
 463         // filename via self_exe_name() to pass to libbacktrace. It turns out
 464         // that on Linux libbacktrace seamlessly gets the filename of the
 465         // current executable, but this fails on freebsd. by always providing
 466         // it, we make sure that libbacktrace never has a reason to not look up
 467         // the symbols. The libbacktrace API also states that the filename must
 468         // be in "permanent memory", so we copy it to a static and then use the
 469         // static as the pointer.
 470         //
 471         // FIXME: We also call self_exe_name() on DragonFly BSD. I haven't
 472         //        tested if this is required or not.
 473         unsafe fn init_state() -> *mut backtrace_state {
 474             static mut STATE: *mut backtrace_state = 0 as *mut backtrace_state;
 475             static mut LAST_FILENAME: [libc::c_char, ..256] = [0, ..256];
 476             if !STATE.is_null() { return STATE }
 477             let selfname = if cfg!(target_os = "freebsd") ||
 478                               cfg!(target_os = "dragonfly") {
 479                 os::self_exe_name()
 480             } else {
 481                 None
 482             };
 483             let filename = match selfname {
 484                 Some(path) => {
 485                     let bytes = path.as_vec();
 486                     if bytes.len() < LAST_FILENAME.len() {
 487                         let i = bytes.iter();
 488                         for (slot, val) in LAST_FILENAME.iter_mut().zip(i) {
 489                             *slot = *val as libc::c_char;
 490                         }
 491                         LAST_FILENAME.as_ptr()
 492                     } else {
 493                         ptr::null()
 494                     }
 495                 }
 496                 None => ptr::null(),
 497             };
 498             STATE = backtrace_create_state(filename, 0, error_cb,
 499                                            ptr::null_mut());
 500             return STATE
 501         }
 502
 503         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 504         // translation
 505         ////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 506
 507         // backtrace errors are currently swept under the rug, only I/O
 508         // errors are reported
 509         let state = unsafe { init_state() };
 510         if state.is_null() {
 511             return output(w, idx, addr, None)
 512         }
 513         let mut data = 0 as *const libc::c_char;
 514         let data_addr = &mut data as *mut *const libc::c_char;
 515         let ret = unsafe {
 516             backtrace_syminfo(state, addr as libc::uintptr_t,
 517                               syminfo_cb, error_cb,
 518                               data_addr as *mut libc::c_void)
 519         };
 520         if ret == 0 || data.is_null() {
 521             output(w, idx, addr, None)
 522         } else {
 523             output(w, idx, addr, Some(unsafe { CString::new(data, false) }))
 524         }
 525     }
 526
 527     // Finally, after all that work above, we can emit a symbol.
 528     fn output(w: &mut Writer, idx: int, addr: *mut libc::c_void,
 529               s: Option<CString>) -> IoResult<()> {
 530         try!(write!(w, "  {:2}: {:2$} - ", idx, addr, super::HEX_WIDTH));
 531         match s.as_ref().and_then(|c| c.as_str()) {
 532             Some(string) => try!(super::demangle(w, string)),
 533             None => try!(write!(w, "<unknown>")),
 534         }
 535         w.write(['\n' as u8])
 536     }
 537
 538     /// Unwind library interface used for backtraces
 539     ///
 540     /// Note that the native libraries come from librustrt, not this
 541     /// module.
 542     /// Note that dead code is allowed as here are just bindings
 543     /// iOS doesn't use all of them it but adding more
 544     /// platform-specific configs pollutes the code too much
 545     #[allow(non_camel_case_types)]
 546     #[allow(non_snake_case)]
 547     #[allow(dead_code)]
 548     mod uw {
 549         use libc;
 550
 551         #[repr(C)]
 552         pub enum _Unwind_Reason_Code {
 553             _URC_NO_REASON = 0,
 554             _URC_FOREIGN_EXCEPTION_CAUGHT = 1,
 555             _URC_FATAL_PHASE2_ERROR = 2,
 556             _URC_FATAL_PHASE1_ERROR = 3,
 557             _URC_NORMAL_STOP = 4,
 558             _URC_END_OF_STACK = 5,
 559             _URC_HANDLER_FOUND = 6,
 560             _URC_INSTALL_CONTEXT = 7,
 561             _URC_CONTINUE_UNWIND = 8,
 562             _URC_FAILURE = 9, // used only by ARM EABI
 563         }
 564
 565         pub enum _Unwind_Context {}
 566
 567         pub type _Unwind_Trace_Fn =
 568                 extern fn(ctx: *mut _Unwind_Context,
 569                           arg: *mut libc::c_void) -> _Unwind_Reason_Code;
 570
 571         extern {
 572             // No native _Unwind_Backtrace on iOS
 573             #[cfg(not(target_os = "ios", target_arch = "arm"))]
 574             pub fn _Unwind_Backtrace(trace: _Unwind_Trace_Fn,
 575                                      trace_argument: *mut libc::c_void)
 576                         -> _Unwind_Reason_Code;
 577
 578             #[cfg(not(target_os = "android"),
 579                   not(target_os = "linux", target_arch = "arm"))]
 580             pub fn _Unwind_GetIP(ctx: *mut _Unwind_Context) -> libc::uintptr_t;
 581             #[cfg(not(target_os = "android"),
 582                   not(target_os = "linux", target_arch = "arm"))]
 583             pub fn _Unwind_FindEnclosingFunction(pc: *mut libc::c_void)
 584                 -> *mut libc::c_void;
 585         }
 586
 587         // On android, the function _Unwind_GetIP is a macro, and this is the
 588         // expansion of the macro. This is all copy/pasted directly from the
 589         // header file with the definition of _Unwind_GetIP.
 590         #[cfg(target_os = "android")]
 591         #[cfg(target_os = "linux", target_arch = "arm")]
 592         pub unsafe fn _Unwind_GetIP(ctx: *mut _Unwind_Context) -> libc::uintptr_t {
 593             #[repr(C)]
 594             enum _Unwind_VRS_Result {
 595                 _UVRSR_OK = 0,
 596                 _UVRSR_NOT_IMPLEMENTED = 1,
 597                 _UVRSR_FAILED = 2,
 598             }
 599             #[repr(C)]
 600             enum _Unwind_VRS_RegClass {
 601                 _UVRSC_CORE = 0,
 602                 _UVRSC_VFP = 1,
 603                 _UVRSC_FPA = 2,
 604                 _UVRSC_WMMXD = 3,
 605                 _UVRSC_WMMXC = 4,
 606             }
 607             #[repr(C)]
 608             enum _Unwind_VRS_DataRepresentation {
 609                 _UVRSD_UINT32 = 0,
 610                 _UVRSD_VFPX = 1,
 611                 _UVRSD_FPAX = 2,
 612                 _UVRSD_UINT64 = 3,
 613                 _UVRSD_FLOAT = 4,
 614                 _UVRSD_DOUBLE = 5,
 615             }
 616
 617             type _Unwind_Word = libc::c_uint;
 618             extern {
 619                 fn _Unwind_VRS_Get(ctx: *mut _Unwind_Context,
 620                                    klass: _Unwind_VRS_RegClass,
 621                                    word: _Unwind_Word,
 622                                    repr: _Unwind_VRS_DataRepresentation,
 623                                    data: *mut libc::c_void)
 624                     -> _Unwind_VRS_Result;
 625             }
 626
 627             let mut val: _Unwind_Word = 0;
 628             let ptr = &mut val as *mut _Unwind_Word;
 629             let _ = _Unwind_VRS_Get(ctx, _UVRSC_CORE, 15, _UVRSD_UINT32,
 630                                     ptr as *mut libc::c_void);
 631             (val & !1) as libc::uintptr_t
 632         }
 633
 634         // This function also doesn't exist on Android or ARM/Linux, so make it
 635         // a no-op
 636         #[cfg(target_os = "android")]
 637         #[cfg(target_os = "linux", target_arch = "arm")]
 638         pub unsafe fn _Unwind_FindEnclosingFunction(pc: *mut libc::c_void)
 639             -> *mut libc::c_void
 640         {
 641             pc
 642         }
 643     }
 644 }
 645
 646 /// As always, windows has something very different than unix, we mainly want
 647 /// to avoid having to depend too much on libunwind for windows.
 648 ///
 649 /// If you google around, you'll find a fair bit of references to built-in
 650 /// functions to get backtraces on windows. It turns out that most of these are
 651 /// in an external library called dbghelp. I was unable to find this library
 652 /// via `-ldbghelp`, but it is apparently normal to do the `dlopen` equivalent
 653 /// of it.
 654 ///
 655 /// You'll also find that there's a function called CaptureStackBackTrace
 656 /// mentioned frequently (which is also easy to use), but sadly I didn't have a
 657 /// copy of that function in my mingw install (maybe it was broken?). Instead,
 658 /// this takes the route of using StackWalk64 in order to walk the stack.
 659 #[cfg(windows)]
 660 #[allow(dead_code, non_snake_case)]
 661 mod imp {
 662     use c_str::CString;
 663     use core_collections::Collection;
 664     use intrinsics;
 665     use io::{IoResult, Writer};
 666     use libc;
 667     use mem;
 668     use ops::Drop;
 669     use option::{Some, None};
 670     use path::Path;
 671     use result::{Ok, Err};
 672     use rt::mutex::{StaticNativeMutex, NATIVE_MUTEX_INIT};
 673     use slice::ImmutableSlice;
 674     use str::StrSlice;
 675     use dynamic_lib::DynamicLibrary;
 676
 677     #[allow(non_snake_case)]
 678     extern "system" {
 679         fn GetCurrentProcess() -> libc::HANDLE;
 680         fn GetCurrentThread() -> libc::HANDLE;
 681         fn RtlCaptureContext(ctx: *mut arch::CONTEXT);
 682     }
 683
 684     type SymFromAddrFn =
 685         extern "system" fn(libc::HANDLE, u64, *mut u64,
 686                            *mut SYMBOL_INFO) -> libc::BOOL;
 687     type SymInitializeFn =
 688         extern "system" fn(libc::HANDLE, *mut libc::c_void,
 689                            libc::BOOL) -> libc::BOOL;
 690     type SymCleanupFn =
 691         extern "system" fn(libc::HANDLE) -> libc::BOOL;
 692
 693     type StackWalk64Fn =
 694         extern "system" fn(libc::DWORD, libc::HANDLE, libc::HANDLE,
 695                            *mut STACKFRAME64, *mut arch::CONTEXT,
 696                            *mut libc::c_void, *mut libc::c_void,
 697                            *mut libc::c_void, *mut libc::c_void) -> libc::BOOL;
 698
 699     static MAX_SYM_NAME: uint = 2000;
 700     static IMAGE_FILE_MACHINE_I386: libc::DWORD = 0x014c;
 701     static IMAGE_FILE_MACHINE_IA64: libc::DWORD = 0x0200;
 702     static IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64: libc::DWORD = 0x8664;
 703
 704     #[repr(C, packed)]
 705     struct SYMBOL_INFO {
 706         SizeOfStruct: libc::c_ulong,
 707         TypeIndex: libc::c_ulong,
 708         Reserved: [u64, ..2],
 709         Index: libc::c_ulong,
 710         Size: libc::c_ulong,
 711         ModBase: u64,
 712         Flags: libc::c_ulong,
 713         Value: u64,
 714         Address: u64,
 715         Register: libc::c_ulong,
 716         Scope: libc::c_ulong,
 717         Tag: libc::c_ulong,
 718         NameLen: libc::c_ulong,
 719         MaxNameLen: libc::c_ulong,
 720         // note that windows has this as 1, but it basically just means that
 721         // the name is inline at the end of the struct. For us, we just bump
 722         // the struct size up to MAX_SYM_NAME.
 723         Name: [libc::c_char, ..MAX_SYM_NAME],
 724     }
 725
 726
 727     #[repr(C)]
 728     enum ADDRESS_MODE {
 729         AddrMode1616,
 730         AddrMode1632,
 731         AddrModeReal,
 732         AddrModeFlat,
 733     }
 734
 735     struct ADDRESS64 {
 736         Offset: u64,
 737         Segment: u16,
 738         Mode: ADDRESS_MODE,
 739     }
 740
 741     struct STACKFRAME64 {
 742         AddrPC: ADDRESS64,
 743         AddrReturn: ADDRESS64,
 744         AddrFrame: ADDRESS64,
 745         AddrStack: ADDRESS64,
 746         AddrBStore: ADDRESS64,
 747         FuncTableEntry: *mut libc::c_void,
 748         Params: [u64, ..4],
 749         Far: libc::BOOL,
 750         Virtual: libc::BOOL,
 751         Reserved: [u64, ..3],
 752         KdHelp: KDHELP64,
 753     }
 754
 755     struct KDHELP64 {
 756         Thread: u64,
 757         ThCallbackStack: libc::DWORD,
 758         ThCallbackBStore: libc::DWORD,
 759         NextCallback: libc::DWORD,
 760         FramePointer: libc::DWORD,
 761         KiCallUserMode: u64,
 762         KeUserCallbackDispatcher: u64,
 763         SystemRangeStart: u64,
 764         KiUserExceptionDispatcher: u64,
 765         StackBase: u64,
 766         StackLimit: u64,
 767         Reserved: [u64, ..5],
 768     }
 769
 770     #[cfg(target_arch = "x86")]
 771     mod arch {
 772         use libc;
 773
 774         static MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION: uint = 512;
 775
 776         #[repr(C)]
 777         pub struct CONTEXT {
 778             ContextFlags: libc::DWORD,
 779             Dr0: libc::DWORD,
 780             Dr1: libc::DWORD,
 781             Dr2: libc::DWORD,
 782             Dr3: libc::DWORD,
 783             Dr6: libc::DWORD,
 784             Dr7: libc::DWORD,
 785             FloatSave: FLOATING_SAVE_AREA,
 786             SegGs: libc::DWORD,
 787             SegFs: libc::DWORD,
 788             SegEs: libc::DWORD,
 789             SegDs: libc::DWORD,
 790             Edi: libc::DWORD,
 791             Esi: libc::DWORD,
 792             Ebx: libc::DWORD,
 793             Edx: libc::DWORD,
 794             Ecx: libc::DWORD,
 795             Eax: libc::DWORD,
 796             Ebp: libc::DWORD,
 797             Eip: libc::DWORD,
 798             SegCs: libc::DWORD,
 799             EFlags: libc::DWORD,
 800             Esp: libc::DWORD,
 801             SegSs: libc::DWORD,
 802             ExtendedRegisters: [u8, ..MAXIMUM_SUPPORTED_EXTENSION],
 803         }
 804
 805         #[repr(C)]
 806         pub struct FLOATING_SAVE_AREA {
 807             ControlWord: libc::DWORD,
 808             StatusWord: libc::DWORD,
 809             TagWord: libc::DWORD,
 810             ErrorOffset: libc::DWORD,
 811             ErrorSelector: libc::DWORD,
 812             DataOffset: libc::DWORD,
 813             DataSelector: libc::DWORD,
 814             RegisterArea: [u8, ..80],
 815             Cr0NpxState: libc::DWORD,
 816         }
 817
 818         pub fn init_frame(frame: &mut super::STACKFRAME64,
 819                           ctx: &CONTEXT) -> libc::DWORD {
 820             frame.AddrPC.Offset = ctx.Eip as u64;
 821             frame.AddrPC.Mode = super::AddrModeFlat;
 822             frame.AddrStack.Offset = ctx.Esp as u64;
 823             frame.AddrStack.Mode = super::AddrModeFlat;
 824             frame.AddrFrame.Offset = ctx.Ebp as u64;
 825             frame.AddrFrame.Mode = super::AddrModeFlat;
 826             super::IMAGE_FILE_MACHINE_I386
 827         }
 828     }
 829
 830     #[cfg(target_arch = "x86_64")]
 831     mod arch {
 832         use libc::{c_longlong, c_ulonglong};
 833         use libc::types::os::arch::extra::{WORD, DWORD, DWORDLONG};
 834
 835         #[repr(C)]
 836         pub struct CONTEXT {
 837             P1Home: DWORDLONG,
 838             P2Home: DWORDLONG,
 839             P3Home: DWORDLONG,
 840             P4Home: DWORDLONG,
 841             P5Home: DWORDLONG,
 842             P6Home: DWORDLONG,
 843
 844             ContextFlags: DWORD,
 845             MxCsr: DWORD,
 846
 847             SegCs: WORD,
 848             SegDs: WORD,
 849             SegEs: WORD,
 850             SegFs: WORD,
 851             SegGs: WORD,
 852             SegSs: WORD,
 853             EFlags: DWORD,
 854
 855             Dr0: DWORDLONG,
 856             Dr1: DWORDLONG,
 857             Dr2: DWORDLONG,
 858             Dr3: DWORDLONG,
 859             Dr6: DWORDLONG,
 860             Dr7: DWORDLONG,
 861
 862             Rax: DWORDLONG,
 863             Rcx: DWORDLONG,
 864             Rdx: DWORDLONG,
 865             Rbx: DWORDLONG,
 866             Rsp: DWORDLONG,
 867             Rbp: DWORDLONG,
 868             Rsi: DWORDLONG,
 869             Rdi: DWORDLONG,
 870             R8:  DWORDLONG,
 871             R9:  DWORDLONG,
 872             R10: DWORDLONG,
 873             R11: DWORDLONG,
 874             R12: DWORDLONG,
 875             R13: DWORDLONG,
 876             R14: DWORDLONG,
 877             R15: DWORDLONG,
 878
 879             Rip: DWORDLONG,
 880
 881             FltSave: FLOATING_SAVE_AREA,
 882
 883             VectorRegister: [M128A, .. 26],
 884             VectorControl: DWORDLONG,
 885
 886             DebugControl: DWORDLONG,
 887             LastBranchToRip: DWORDLONG,
 888             LastBranchFromRip: DWORDLONG,
 889             LastExceptionToRip: DWORDLONG,
 890             LastExceptionFromRip: DWORDLONG,
 891         }
 892
 893         #[repr(C)]
 894         pub struct M128A {
 895             Low:  c_ulonglong,
 896             High: c_longlong
 897         }
 898
 899         #[repr(C)]
 900         pub struct FLOATING_SAVE_AREA {
 901             _Dummy: [u8, ..512] // FIXME: Fill this out
 902         }
 903
 904         pub fn init_frame(frame: &mut super::STACKFRAME64,
 905                           ctx: &CONTEXT) -> DWORD {
 906             frame.AddrPC.Offset = ctx.Rip as u64;
 907             frame.AddrPC.Mode = super::AddrModeFlat;
 908             frame.AddrStack.Offset = ctx.Rsp as u64;
 909             frame.AddrStack.Mode = super::AddrModeFlat;
 910             frame.AddrFrame.Offset = ctx.Rbp as u64;
 911             frame.AddrFrame.Mode = super::AddrModeFlat;
 912             super::IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64
 913         }
 914     }
 915
 916     #[repr(C)]
 917     struct Cleanup {
 918         handle: libc::HANDLE,
 919         SymCleanup: SymCleanupFn,
 920     }
 921
 922     impl Drop for Cleanup {
 923         fn drop(&mut self) { (self.SymCleanup)(self.handle); }
 924     }
 925
 926     pub fn write(w: &mut Writer) -> IoResult<()> {
 927         // According to windows documentation, all dbghelp functions are
 928         // single-threaded.
 929         static mut LOCK: StaticNativeMutex = NATIVE_MUTEX_INIT;
 930         let _g = unsafe { LOCK.lock() };
 931
 932         // Open up dbghelp.dll, we don't link to it explicitly because it can't
 933         // always be found. Additionally, it's nice having fewer dependencies.
 934         let path = Path::new("dbghelp.dll");
 935         let lib = match DynamicLibrary::open(Some(&path)) {
 936             Ok(lib) => lib,
 937             Err(..) => return Ok(()),
 938         };
 939
 940         macro_rules! sym( ($e:expr, $t:ident) => (unsafe {
 941             match lib.symbol($e) {
 942                 Ok(f) => mem::transmute::<*mut u8, $t>(f),
 943                 Err(..) => return Ok(())
 944             }
 945         }) )
 946
 947         // Fetch the symbols necessary from dbghelp.dll
 948         let SymFromAddr = sym!("SymFromAddr", SymFromAddrFn);
 949         let SymInitialize = sym!("SymInitialize", SymInitializeFn);
 950         let SymCleanup = sym!("SymCleanup", SymCleanupFn);
 951         let StackWalk64 = sym!("StackWalk64", StackWalk64Fn);
 952
 953         // Allocate necessary structures for doing the stack walk
 954         let process = unsafe { GetCurrentProcess() };
 955         let thread = unsafe { GetCurrentThread() };
 956         let mut context: arch::CONTEXT = unsafe { intrinsics::init() };
 957         unsafe { RtlCaptureContext(&mut context); }
 958         let mut frame: STACKFRAME64 = unsafe { intrinsics::init() };
 959         let image = arch::init_frame(&mut frame, &context);
 960
 961         // Initialize this process's symbols
 962         let ret = SymInitialize(process, 0 as *mut libc::c_void, libc::TRUE);
 963         if ret != libc::TRUE { return Ok(()) }
 964         let _c = Cleanup { handle: process, SymCleanup: SymCleanup };
 965
 966         // And now that we're done with all the setup, do the stack walking!
 967         let mut i = 0i;
 968         try!(write!(w, "stack backtrace:\n"));
 969         while StackWalk64(image, process, thread, &mut frame, &mut context,
 970                           0 as *mut libc::c_void,
 971                           0 as *mut libc::c_void,
 972                           0 as *mut libc::c_void,
 973                           0 as *mut libc::c_void) == libc::TRUE{
 974             let addr = frame.AddrPC.Offset;
 975             if addr == frame.AddrReturn.Offset || addr == 0 ||
 976                frame.AddrReturn.Offset == 0 { break }
 977
 978             i += 1;
 979             try!(write!(w, "  {:2}: {:#2$x}", i, addr, super::HEX_WIDTH));
 980             let mut info: SYMBOL_INFO = unsafe { intrinsics::init() };
 981             info.MaxNameLen = MAX_SYM_NAME as libc::c_ulong;
 982             info.SizeOfStruct = (mem::size_of::<SYMBOL_INFO>() -
 983                                  info.Name.len() + 1) as libc::c_ulong;
 984
 985             let mut displacement = 0u64;
 986             let ret = SymFromAddr(process, addr as u64, &mut displacement,
 987                                   &mut info);
 988
 989             if ret == libc::TRUE {
 990                 try!(write!(w, " - "));
 991                 let cstr = unsafe { CString::new(info.Name.as_ptr(), false) };
 992                 let bytes = cstr.as_bytes();
 993                 match cstr.as_str() {
 994                     Some(s) => try!(super::demangle(w, s)),
 995                     None => try!(w.write(bytes.slice_to(bytes.len() - 1))),
 996                 }
 997             }
 998             try!(w.write(['\n' as u8]));
 999         }
1000
1001         Ok(())
1002     }
1003 }
1004
1005 #[cfg(test)]
1006 mod test {
1007     use prelude::*;
1008     use io::MemWriter;
1009
1010     macro_rules! t( ($a:expr, $b:expr) => ({
1011         let mut m = MemWriter::new();
1012         super::demangle(&mut m, $a).unwrap();
1013         assert_eq!(String::from_utf8(m.unwrap()).unwrap(), $b.to_string());
1014     }) )
1015
1016     #[test]
1017     fn demangle() {
1018         t!("test", "test");
1019         t!("_ZN4testE", "test");
1020         t!("_ZN4test", "_ZN4test");
1021         t!("_ZN4test1a2bcE", "test::a::bc");
1022     }
1023
1024     #[test]
1025     fn demangle_dollars() {
1026         t!("_ZN4$UP$E", "Box");
1027         t!("_ZN8$UP$testE", "Boxtest");
1028         t!("_ZN8$UP$test4foobE", "Boxtest::foob");
1029         t!("_ZN8$x20test4foobE", " test::foob");
1030     }
1031
1032     #[test]
1033     fn demangle_many_dollars() {
1034         t!("_ZN12test$x20test4foobE", "test test::foob");
1035         t!("_ZN12test$UP$test4foobE", "testBoxtest::foob");
1036     }
1037 }