使用CodeViz生成C/C++函数调用关系图

浏览数：118 / 时间：2015年06月08日

运行环境：虚拟机下的Ubuntu 11.04

结合Graphviz工具，使用CodeViz可以生成直观和漂亮的C/C++程序函数之间的调用关系图。

1、安装graphviz

在安装CodeViz之前，必须先安装它所依赖的工具dot，否则将无法完成./configure操作并提示以下错误信息：

checking for dot...not found
FATAL: The program dot was not in your path. This is probably available for your distribution
       with the graphviz package. Install this before running configure again

既可以从http://www.graphviz.org/Download_linux_ubuntu.php 上下载最新版本的graphviz安装程序手动安装，也可以使用以下命令自动安装：

$ sudo apt-get install graphviz graphviz-dev graphviz-doc

程序简要说明：

graphviz - rich set of graph drawing tools
graphviz-dev - transitional package for graphviz-dev rename
graphviz-doc - additional documentation for graphviz

安装相关库：

$ sudo apt-get install libgv-*

相关库简要说明：

libgv-guile - Guile bindings for graphviz
libgv-lua - Lua bindings for graphviz
libgv-ocaml - OCaml bindings for graphviz
libgv-perl - Perl bindings for graphviz
libgv-php5 - Php5 bindings for graphviz
libgv-python - Python bindings for graphviz
libgv-ruby - Ruby bindings for graphviz
libgv-tcl - Tcl bindings for graphviz

2、安装CodeViz

从http://www.skynet.ie/~mel/projects/codeviz/ 上下载CodeViz安装包codeviz-1.0.10.tar.gz以及从ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/gcc/gcc-3.4.6 上下载GCC源码包gcc-3.4.6.tar.gz，并把它们拷贝到Ubuntu下的同一目录下。

然后解压CodeViz安装包，并把gcc-3.4.6.tar.gz拷贝到codeviz-1.0.10/compiler目录下：

$ tar zvxf codeviz-1.0.10.tar.gz
$ cd codeviz-1.0.10/
$ cp ../gcc-3.4.6.tar.gz compilers/  //也可以略过这一步，让ncftp(Ubuntu默认未安装)在make执行过程中自动下载gcc-3.4.6.tar.gz
$ ./configure

Patched GCC默认安装在/usr/local/gccgraph目录下。

　安装GCC时，需要安装下面的库

　 apt-get install libgmp10-dev libmpfr-dev libmpc-dev

在执行make之前，先通过以下命令创建一个链接文件asm：

$ sudo ln -sf /usr/include/asm-generic/ /usr/include/asm

否则，在make执行过程中会出现在/usr/include/linux/errno.h文件中找不到asm/errno.h文件的错误信息并中止编译。

接下来执行make和make install命令即可在/usr/local/gccgraph目录下创建打过补丁的GCC编译器以及在/usr/local/bin目录下创建两个perl脚本程序genfull和gengraph。

$ make
$ sudo make install

3、CodeViz的使用举例

例子源代码如下：

/* test.c */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void func(char *p)
{
    p = (char *)malloc(20);
}

int main(void)
{
    char *str = NULL;

    func(str);

    strcpy(str, "hello world");

    printf("string is %s\n", str);

    return 0;
}

使用刚生成的编译器编译test.c，会相应地生成一个test.c.cdepn文件。

$ /usr/local/gccgraph/bin/gcc test.c

test.c.cdepn文件信息：

F {func} {test.c:6}
C {func} {test.c:7} {malloc}
F {main} {test.c:11}
C {main} {test.c:18} {printf}
C {main} {test.c:16} {strcpy}
C {main} {test.c:14} {func}

然后执行genfull脚本生成full.graph。

$ genfull

full.graph文件信息：

digraph fullgraph {
node [ fontname=Helvetica, fontsize=12 ];
"func" [label="func\ntest.c:5:"];
"main" [label="main\ntest.c:10:"];
"func" -> "malloc" [label="test.c:7"];
"main" -> "func" [label="test.c:14"];
"main" -> "strcpy" [label="test.c:16"];
"main" -> "printf" [label="test.c:18"];
}

最后执行gengraph生成函数关系调用图。

$ gengraph -f main --output-type "png"

技术分享

-f指定最顶层的函数，--output-type指定图片的输出格式。

至于genfull和gengraph的详细使用说明请参考man手册，使用以下命令查看：

$ sudo apt-get install perl-doc //须先安装perl-doc
$ genfull --man
$ gengraph --man

另外参考：
http://blog.csdn.net/solstice/article/details/486788

CodeViz是《Understanding The Linux Virtual Memory Manager》(at Amazon，下载地址在页尾)的作者 Mel Gorman 写的一款分析C/C++源代码中函数调用关系的open source工具（类似的open source软件有 egypt、ncc）。其基本原理是给 GCC 打个补丁，让它在编译时每个源文件时 dump 出其中函数的 call graph，然后用 Perl 脚本收集并整理调用关系，转交给Graphviz绘制图形。

CodeViz 原本是作者用来分析 Linux virtual memory 的源码时写的一个小工具，现在已经基本支持 C++ 语言，最新的 1.0.9 版能在 Windows + Cygwin 下顺利地编译使用:)。需要注意的是：1) 下载 GCC 3.4.1 的源码 gcc-3.4.1.tar.gz 放到 codeviz-1.0.9/compilers，2) 安装 patch 程序（属于Utils类），3) 从 http://www.graphviz.org 下载并安装 Graphviz 2.6。

我用 CodeViz 分析《嵌入式实时操作系统 uC/OS-II (第二版)》中的第一个范例程序，步骤如下：

1. 想办法让 gcc 能编译uC/OS 2.52和范例程序的源码，每个C源文件生成对于的.c.cdepn文件。只要编译(参数 -c)就行，无需连接。

2. 调用genfull生成full.graph，这个文件记录了所有函数在源码中的位置和它们之间的调用关系。

3. 使用gengraph生成我关心的函数的调用关系。

首先分析main()：

1. gengraph --output-type gif -f main
分析main()的call graph，得到的图如下，看不出要领：

2. gengraph --output-type gif -f main -s OSInit
暂时不关心OSInit()的内部实现细节(参数 -s)，让它显示为一个节点。得到的图如下，有点乱，不过好多了：

3. gengraph --output-type gif -f main -s OSInit -i "OSCPUSaveSR;OSCPURestoreSR"
基本上每个函数都会有进入/退出临界区的代码，忽略之(参数 -i)。得到的图如下，基本清楚了：

4. gengraph --output-type gif -f main -s "OSInit;OSSemCreate" -i "OSCPUSaveSR;OSCPURestoreSR" -k
OSSemCreate()的内部细节似乎也不用关心，不过保留中间文件sub.graph(参数 -k)，得到的图如下，