GCC Coverage代码分析-GCC插桩基本概念及原理分析

本文详细阐述了GCC插桩的基本概念和原理,包括编译过程中的插桩步骤,插桩位置的选择,以及如何通过GCC编译选项实现插桩。通过插桩收集程序执行信息,用于代码覆盖率测试。GCC主要在汇编阶段插入桩代码,并通过.gcno和.gcda文件记录执行数据。
本博客( http://blog.youkuaiyun.com/livelylittlefish)贴出作者(阿波)相关研究、学习内容所做的笔记,欢迎广大朋友指正!

Content

1.

2. GCC插桩原理

2.1 GCC编译插桩的过程

2.2 GCC在何处插桩

2.3 GCC如何才能在编译的同时插桩

3. 小结

 

 

1.

 

"Linux平台代码覆盖率测试-GCC插桩前后汇编代码对比分析"一文,我们已经分析了GCC插桩前后汇编代码的变化,对GCC插入的桩代码有比较全面的了解。本文将简单叙述GCC插桩的基本概念和原理。

 

2. GCC插桩原理

 

2.1 GCC编译插桩的过程

 

<think>嗯,用户现在想用程序分析工具来获取软件控制流图中的基本块数量和边的数量。之前我已经解释了如何计算基本块数量,现在用户需要具体的工具和方法来实现这一点。我需要结合之前的回答和新的引用内容来给出解决方案。首先,用户提到的引用里提到CFG是在IR上建立的,比如LLVM IR,还有Soot生成的Jimple。所以可能需要用静态分析工具处理这些中间表示。比如LLVM的opt工具可以生成CFG,或者用Clang生成LLVM IR,然后分析其中的基本块。另外,引用5提到静态分析的原材料是3AC-IR,比如Soot的Jimple,所以可能需要用Soot来分析Java程序。 接下来,用户可能需要具体的步骤,比如使用LLVM的命令行工具,或者编写代码遍历基本块和边。例如,用LLVM的API写一个pass来统计基本块数量,以及每个基本块的后继数量,从而得到边的总数。或者用GCC-fdump-tree-cfg选项来生成CFG的图,然后解析输出文件。 动态分析工具可能不太直接,因为动态分析通常是在运行时跟踪执行路径,可能无法覆盖所有边。但结合覆盖率工具如gcov,可以获取执行过的基本块,但可能无法得到完整的CFG边数。不过用户可能更关注静态分析工具,因为动态分析可能无法覆盖所有情况。 另外,用户提到的引用4提到APK文件中的调用图处理,可能需要用androguard这样的工具分析Android应用,但问题可能更偏向于一般的程序分析。所以重点还是放在静态分析工具如LLVM、Soot、GCC等。 需要分步骤说明:使用工具生成CFG,然后如何提取基本块和边的数量。比如用LLVM的opt-view-cfg可以可视化,同时输出文本信息,或者用GCC的dump文件。然后可能用脚本或代码解析这些输出,统计节点和边。还要注意不同的语言可能需要不同的工具,比如C/C++用LLVM/GCC,Java用Soot,Python可能用特定的分析工具。用户可能需要根据目标软件的语言选择合适的工具。最后,生成相关问题,可能涉及优化、工具比较、结果解读等。比如如何利用基本块数量优化性能,不同工具的优缺点,或者边数量与代码复杂度的关系。</think>### 如何通过程序分析工具获取控制流图的基本块与边数量 #### 一、静态分析工具实现 ##### 1. LLVM/Clang工具链 **步骤1:生成LLVM IR** ```bash clang -S -emit-llvm example.c -o example.ll ``` **步骤2:使用`opt`分析CFG** ```bash opt -analyze -view-cfg example.ll 2>&1 | grep "BasicBlock" ``` 输出示例: ``` BasicBlock %entry (0x7f8e3b808000) BasicBlock %if.then (0x7f8e3b8080a0) BasicBlock %if.else (0x7f8e3b8080c0) BasicBlock %if.end (0x7f8e3b8080e0) ``` 统计`BasicBlock`数量即为基本块总数[^1][^5]。 **步骤3:统计边数量** 通过LLVM API遍历前驱/后继关系: ```cpp #include <llvm/IR/CFG.h> int countEdges(BasicBlock *BB) { return std::distance(succ_begin(BB), succ_end(BB)); } // 遍历所有基本块的succ数量求和 ``` ##### 2. Soot(Java程序分析) **步骤1:生成Jimple中间表示** ```java java -cp soot.jar soot.Main -pp -f J simple.Java ``` **步骤2:构建CFG并统计** 通过`UnitGraph`接口获取边信息: ```java UnitGraph cfg = new ExceptionalUnitGraph(body); int nodeCount = cfg.size(); // 基本块数量 int edgeCount = cfg.getEdges().size(); // 边数量 ``` #### 二、动态分析辅助 ##### 1. GCOV覆盖率分析 ```bash gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage example.c ./a.out gcov -b example.c ``` `example.c.gcov`文件中包含: - **基本块执行次数**(`#####`表示未覆盖) - **边转移概率**(通过分支覆盖率推断) ##### 2. PIN工具(二进制) 通过统计执行路径: ```cpp VOID Trace(TRACE trace, VOID *v) { for (BBL bbl = TRACE_BblHead(trace); BBL_Valid(bbl); bbl = BBL_Next(bbl)) { basic_block_count++; // 动态执行的基本块数量 } } ``` #### 三、关键指标计算 | 指标 | 计算方法 | 工具示例 | |--------------|----------------------------|----------------| | 基本块数量 | 统计CFG节点数 | LLVM `opt`[^5] | | 边数量 | 统计所有基本块的后继总数 | Soot `UnitGraph`[^5] | | 边密度 | $\frac{\text{边数量}}{\text{基本块数量}}$ | GCOV + 脚本 | #### 四、典型输出示例 **LLVM CFG分析结果** ``` 函数名: @example 基本块数量: 4 边数量: 4 (entry→if.then, entry→if.else, if.then→if.end, if.else→if.end) ``` **Java Soot分析结果** ``` 方法: void main(String[]) 基本块数量: 7 边数量: 9 (包含异常处理边) ``` #### 五、工具对比 | 工具类型 | 优点 | 局限性 | |------------|-------------------------------|---------------------------| | LLVM | 支持跨语言,精度高 | 需要源码编译为LLVM IR[^5] | | Soot | 直接处理Java字节码 | 不适用Native代码 | | GCOV | 提供运行时覆盖信息 | 无法获取完整CFG | | PIN | 支持二进制程序 | 性能开销大 |
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