C++源码调用图生成器实现

oysun 发布于2019-07-25 11:27 / 2316人阅读

摘要：前言之前受知乎用户启发，写了个源码的调用图生成器，可以以图示法显示函数的调用关系，代码放在了仓库里，仅供参考主要思路利用的的注入选项，得到每个函数的调用地址信息，生成一个文件，然后利用和将函数名及其所在源码位置从地址中解析出来，从而得到

前言

之前受知乎用户mailto1587启发，写了个C++源码的调用图生成器，可以以图示法显示C++函数的调用关系，
代码放在了github仓库里，仅供参考：
CodeSnippet/python/SRCGraphviz/c++ at master · Cheukyin/CodeSnippet · GitHub

主要思路

利用gcc/g++的-finstrument-functions的注入选项，
得到每个函数的调用地址信息，生成一个trace文件，
然后利用addr2line和c++filt将函数名及其所在源码位置从地址中解析出来，
从而得到程序的Call Stack，
然后用pygraphviz画出来

使用示例

比如我现在有A.hpp、B.hpp、C.hpp、ABCTest.cpp这几个文件，
我想看他们的Call Graph

源码如下：

然后按下面编译(instrument.c在上面github地址中可以下载，用于注入地址信息）：
g++ -g -finstrument-functions -O0 instrument.c ABCTest.cpp -o test
然后运行程序，得到trace.txt
输入shell命令./test
最后
输入shell命令python CallGraph.py trace.txt test
弹出一张Call Graph

图上标注含义:

绿线表示程序启动后的第一次调用

红线表示进入当前上下文的最后一次调用

每一条线表示一次调用，#符号后面的数字是序号，at XXX表示该次调用发生在这个文件（文件路径在框上方）的第几行

在圆圈里，XXX:YYY，YYY是调用的函数名，XXX表示这个函数是在该文件的第几行被定义的

获取C/C++调用关系

利用-finstrument-functions编译选项，
可以让编译器在每个函数的开头和结尾注入__cyg_profile_func_enter和 __cyg_profile_func_exit
这两个函数的实现由用户定义

在本例中，只用到__cyg_profile_func_enter，定义在instrument.c中，
其函数原型如下:
void __cyg_profile_func_enter (void *this_fn, void *call_site);
其中this_fn为被调用的地址，call_site为调用方的地址

显然，假如我们把所有的调用方和被调用方的地址都打印出来，
就可以得到一张完整的运行时Call Graph

因此，我们的instrument.c实现如下：

/* Function prototypes with attributes */
void main_constructor( void )
    __attribute__ ((no_instrument_function, constructor));

void main_destructor( void )
    __attribute__ ((no_instrument_function, destructor));

void __cyg_profile_func_enter( void *, void * )
    __attribute__ ((no_instrument_function));

void __cyg_profile_func_exit( void *, void * )
    __attribute__ ((no_instrument_function));

static FILE *fp;

void main_constructor( void )
{
  fp = fopen( "trace.txt", "w" );
  if (fp == NULL) exit(-1);
}

void main_deconstructor( void )
{
  fclose( fp );
}

void __cyg_profile_func_enter( void *this_fn, void *call_site )
{
    /* fprintf(fp, "E %p %p
", (int *)this_fn, (int *)call_site); */
    fprintf(fp, "%p %p
", (int *)this_fn, (int *)call_site);
}

其中main_constructor在调用main 前执行，main_deconstructor在调用main后执行，
以上几个函数的作用就是将所有的调用方和被调用方的地址写入trace.txt中

然而，现在有一个问题，就是trace.txt中保存的是地址，我们如何将地址翻译成源码中的符号？
答案就是用addr2line

以上面ABCTest.cpp工程为例，比如我们现在有地址0x400974，输入以下命令
addr2line 0x400aa4 -e a.out -f
结果为

_ZN1A4AOneEv
/home/cheukyin/PersonalProjects/CodeSnippet/python/SRCGraphviz/c++/A.hpp:11

第一行该地址所在的函数名，第二行为函数所在的源码位置

然而，你一定会问，_ZN1A4AOneEv是什么鬼？
为实现重载、命名空间等功能，因此C++有name mangling，因此函数名是不可读的

我们需要利用c++filt作进一步解析：
输入shell命令 addr2line 0x400aa4 -e a.out -f | c++filt
结果是不是就清晰很多：

A::AOne()
/home/cheukyin/PersonalProjects/CodeSnippet/python/SRCGraphviz/c++/A.hpp:11

注意这个结果中包含了函数名、函数所在文件和行号

调用图渲染

经过上面的步骤，我们已经可以把所有的(调用方, 被调用方)对分析出来了，相当于获取到调用图所有的节点和边，
最后可以用pygraphviz将每一条调用关系画出来即可，代码用python实现在 CallGraph.py 中

云服务器 GPU云服务器最小生成树c++算法 js饼状图如何生成器 c++实现linux防火墙生成png缩略图

文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。

转载请注明本文地址：https://www.ucloud.cn/yun/38409.html

基于Linux环境搭建Nginx+uWSGI+Python框架方法介绍

摘要：目前在和平台下使用最广泛的免费服务器有和。涉及到普通用户执行命令时权限不足的问题，可在命令前增加指令解决。是基于二进制的线路协议，与协议作用相同，但属于服务器自有协议是服务器，它实现了协议等协议安装。前言浏览器上网的过程简单来说即是浏览器从服务器中获取网站信息，经过渲染后将效果呈现给用户。这里侧重介绍下在幕后默默工作着的服务器。Web服务器是运行在物理服务器上的一个程序，永久地等待...

spacewander 2019-07-30 15:29 评论0 收藏0
基于Linux环境搭建Nginx+uWSGI+Python框架方法介绍

摘要：目前在和平台下使用最广泛的免费服务器有和。涉及到普通用户执行命令时权限不足的问题，可在命令前增加指令解决。是基于二进制的线路协议，与协议作用相同，但属于服务器自有协议是服务器，它实现了协议等协议安装。前言浏览器上网的过程简单来说即是浏览器从服务器中获取网站信息，经过渲染后将效果呈现给用户。这里侧重介绍下在幕后默默工作着的服务器。Web服务器是运行在物理服务器上的一个程序，永久地等待...

whataa 2019-07-25 14:08 评论0 收藏0
javascript引擎——V8

摘要：类将源代码解释并构建成抽象语法树，使用类来创建它们，并使用类来分配内存。类抽象语法树的访问者类，主要用来遍历抽象语法树。在该函数中，先使用类来生成抽象语法树再使用类来生成本地代码。通过上一篇文章，我们知道了JavaScript引擎是执行JavaScript代码的程序或解释器，了解了JavaScript引擎的基本工作原理。我们经常听说的JavaScript引擎就是V8引擎，这篇文章我们...

luoyibu 2019-08-22 16:17 评论0 收藏0
JavaScript 工作原理之六－WebAssembly 对比 JavaScript 及其使用场景

摘要：现在，我们将会剖析的工作原理，而最重要的是它和在性能方面的比对加载时间，执行速度，垃圾回收，内存使用，平台访问，调试，多线程以及可移植性。目前，是专门围绕和的使用场景设计的。目前不支持多线程。原文请查阅这里，略有改动，本文采用知识共享署名 4.0 国际许可协议共享，BY Troland。本系列持续更新中，Github 地址请查阅这里。这是 JavaScript 工作原理的第六章...

jay_tian 2019-08-22 17:16 评论0 收藏0