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标题: 用 Graphviz 可视化函数调用（2） [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-5-9 20:30 标题: 用 Graphviz 可视化函数调用（2）

使用 Addr2line 将函数地址解析为函数名Addr2line 工具（它是标准的 GNU Binutils 中的一部分）是一个可以将指令的地址和可执行映像转换成文件名、函数名和源代码行数的工具。这种功能对于将跟踪地址转换成更有意义的内容来说简直是太棒了。
要了解这个过程是怎样工作的，我们可以试验一个简单的交互式的例子。（我直接从 shell 中进行操作，因为这是最简单地展示这个过程的方法，如清单 4 所示。）这个示例 C 文件（test.c）是通过 cat 一个简单的应用程序实现的（也就是说，将标准输出的文本重定向到一个文件中）。然后使用 gcc 来编译这个文件，它会传递一些特殊的选项。首先，要（使用 -Wl 选项）通知链接器生成一个映像文件，并（使用 -g 选项）通知编译器生成调试符号。最终生成可执行文件 test。得到新的可执行应用程序之后，您就可以使用 grep 工具在映像文件中查找 main 来寻找它的地址了。使用这个地址和 Addr2line 工具，就可以判断出函数名（main）、源文件（/home/mtj/test/test.c）以及它在源文件中的行号（4）。
在调用 Addr2line 工具时，要使用 -e 选项来指定可执行映像是 test。通过使用 -f 选项，可以告诉工具输出函数名。
清单 4. addr2line 的一个交互式例子

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$ cat >> test.c
#include <stdio.h>
int main()
{
  printf("Hello World\n");
  return 0;
}
<ctld-d>
$ gcc -Wl,-Map=test.map -g -o test test.c
$ grep main test.map
0x08048258    __libc_start_main@@GLIBC_2.0
0x08048258    main
$ addr2line 0x08048258 -e test -f
main
/home/mtj/test/test.c:4
$

Addr2line 和调试器Addr2line 工具提供了基本的符号调试信息，不过 GNU Debugger （GDB）使用的是其他一些内部方法。

精简函数跟踪数据现在您有了一个可以搜集函数函数地址的追踪数据的方法，还可以使用 Addr2line 工具将地址转换为函数名。然而，从应用程序中产生大量的跟踪数据之后，如何对这些数据进行精简，从而使其更有意义呢？这就是使用一些定制的中间代码在开源工具之间建立联系的地方。本文提供了这个工具（Pvtrace）的带有注释的完整代码，包括如何编译和使用该工具的一些说明。（有关的更多信息，请参阅一节。）
回想一下图 1 中的内容，在执行设置了检测函数的应用程序时，会创建一个名为 trace.txt 的文本文件。这个人们可以读取的文件中包含了一系列地址信息 —— 每行一个地址，每行都有一个前缀字符。如果前缀是 E，那么这个地址就是一个函数的入口地址（也就是说，您正在调用这个函数）。如果前缀是一个 X 字符，那么这个地址就是一个出口地址（也就是说，您正在从这个函数中退出）。
因此，如果在跟踪文件中有一个入口地址（A）紧跟着另外一个入口地址（B），那么您就可以推断是 A 调用了 B。如果一个入口地址（A）后面跟着一个出口地址（A），那么就说明这个函数（A）被调用后就直接返回了。当涉及大量的调用链时，就很难分析究竟是谁调用了谁，因此，一种简单的解决方案是维护一个整个地址的堆栈。每次在跟踪文件中碰到一个入口地址时，就将其压入堆栈。栈顶的地址就代表最后一次被调用的函数（也就是当前的活动函数）。如果后面紧接着是另外一个入口地址，这说明堆栈中的地址调用了这个刚从跟踪文件处读出的地址。在碰到退出函数时，当前的活动函数就会返回，并释放栈顶元素。这会将上下文返到回前一个函数，由此，就可以产生正确的调用链过程。
图 2 介绍了这个概念，以及精简数据的方法。在分析跟踪文件中的调用链时，会构建一个连通矩阵，用来表示哪个函数调用了其他哪些函数。这个矩阵的行表示调用函数的地址，列表示被调用的地址。对于每个调用对来说，行与列的交叉点不断进行累加（调用次数）。当处理完整个跟踪文件时，其结果是该应用程序的整个调用历史的一个非常简单的表示，其中包含了调用的次数。
图 2. 对跟踪数据进行处理和精简，并生成矩阵格式

编译并安装工具在下载并解压 Pvtrace 工具之后，只需在子目录中输入 make 命令，就可以编译 Pvtrace 工具了。也可以使用下面的代码将这个工具安装到 /usr/local/bin 目录中：
$ unzip pvtrace.zip -d pvtrace
$ cd pvtrace
$ make
$ make install

现在我们已经构建了简化的函数连通性矩阵，接下来应该构建图形的表示了。让我们深入研究 Graphviz，了便理解如何从连通矩阵生成一个调用图。

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