gcc-vcg-plugin : 視覺化 GCC 內部結構

 對岸的 Eric Fisher 做了一個很棒的工具 [ gcc-vcg-plugin ]，本質上是個 GCC Plugin，可輸出 VCG 格式的圖例，作為分析 GCC 內部架構使用。筆者在 Ubuntu Maverick (10.10 開發中版本) 測試過，配合 gcc-4.5 作驗證，先寫一個測試小程式： (test.c)

void second() { }
void top() { second(); }

這的確沒什麼特別之處，只是想驗證 CFG (Call Flow Graph) 的樣貌。筆者安裝 [ gcc-vcg-plugin ] 時，指定 --prefix=/tmp/gcc-vcg-plugin 並預先安裝好 [ vcgviewer]，注意，依據 README 應安裝 Gtk+ 2.x 的版本。GCC 一開始是 GNU C Compiler，但後來陸續追加若干 Language front-end，發展為完整的 compiler driver，那我們就來看實際處理語意分析、生成組合語言的 'cc1' (在 'cc1' ˊ之前的 'cpp` 負責作 preprocessor，處理巨集替換)。

原本 cc1 處理的方式為： (路徑依據 Ubuntu Maverick)

$ /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.5/cc1 test.c 
 second top
Analyzing compilation unit
Performing interprocedural optimizations
 <visibility> <*free_lang_data> <early_local_cleanups> <whole-program> <inline>Assembling functions:
 second top
Execution times (seconds)
 TOTAL                 :   0.00             0.01             0.02                599 kB
Extra diagnostic checks enabled; compiler may run slowly.
Configure with --enable-checking=release to disable checks.

GCC 4.4 以來引入 Plugin 的機制，就可在不修改編譯器的情況下，覆蓋編譯器的行為，而 [ gcc-vcg-plugin ] 就提供分析 GCC 內部結構的機制，於是我們配合 GDB 與 [ gcc-vcg-plugin ] 提供的 vcg.gdbinit 巨集指令：

$ gdb -x src/vcg.gdbinit -tty /dev/null -q \
-args /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.5/cc1 test.c \
-fplugin=/tmp/gcc-vcg-plugin/lib/gcc-vcg-plugin/vcg.so -O2

注意到 "-fplugin=/tmp/gcc-vcg-plugin/lib/gcc-vcg-plugin/vcg.so" 這個選項，即告知 GCC 預先載入此特製的 Plugin，去改變原有編譯器行為。接著就會取得 "(gdb) " 的命令提示，比方說筆者想分析 GCC 的 "execute_one_pass"，只要設定中斷點，並稍候呼叫 [ vcgviewer] 顯示即可，流程如下：

(gdb) break execute_one_pass
Breakpoint 1 at 0x8521c96
(gdb) run
Starting program: /usr/lib/gcc/i486-linux-gnu/4.5/cc1 test.c \
-fplugin=/tmp/gcc-vcg-plugin/lib/gcc-vcg-plugin/vcg.so -O2

Breakpoint 1, 0x08521c96 in execute_one_pass ()
(gdb) view_cfg

輸出的參考畫面：
 
即顯示 test.c 的 top-level function。