python函数调用关系图_分析函数调用关系图(call graph)的几种方法

本文介绍了分析Python函数调用关系图(call graph)的方法,包括静态和动态分析。静态分析涉及源码和目标文件,动态分析则依赖于程序运行。文中提到了多种工具,如Doxygen、cflow、CodeViz、gprof等,并讨论了它们的优缺点和适用场景。

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绘制函数调用关系图对理解大型程序大有帮助。我想大家都有过一边读源码(并在头脑中维护一个调用栈),一边在纸上画函数调用关系,然后整理成图的经历。如果运气好一点,借助调试器的单步跟踪功能和call stack窗口,能节约一些脑力。不过如果要分析的是脚本语言的代码,那多半只好老老实实用第一种方法了。如果在读代码之前,手边就有一份调用图,岂不妙哉?下面举出我知道的几种免费的分析C/C++函数调用关系的工具。

函数调用关系图(call graph)是图(graph),而且是有向图,多半还是无环图(无圈图)——如果代码中没有直接或间接的递归的话。Graphviz是专门绘制有向图和无向图的工具,所以很多call graph分析工具都以它为后端(back end)。那么前端呢?就看各家各显神通了。

调用图的分析分析大致可分为“静态”和“动态”两种,所谓静态分析是指在不运行待分析的程序的前提下进行分析,那么动态分析自然就是记录程序实际运行时的函数调用情况了。

静态分析又有两种方法,一是分析源码,二是分析编译后的目标文件。

分析源码获得的调用图的质量取决于分析工具对编程语言的理解程度,比如能不能找出正确的C++重载函数。Doxygen是源码文档化工具,也能绘制调用图,它似乎是自己分析源码获得函数调用关系的。GNU cflow也是类似的工具,不过它似乎偏重分析流程图(flowchart)。

对编程语言的理解程度最好的当然是编译器了,所以有人想出给编译器打补丁,让它在编译时顺便记录函数调用关系。CodeViz(其灵感来自Martin Devera (Devik) 的工具)就属于此类,它

Python中,你可以使用`networkx`库来绘制函数调用关系图。`networkx`是一个非常强大的图形处理工具,特别适合于表示复杂的网络结构,包括函数间的依赖关系。以下是一个简单的步骤指南: 1. 首先,你需要安装`networkx`和`matplotlib`库,如果还没安装可以使用`pip`安装: ``` pip install networkx matplotlib ``` 2. 导入需要的模块: ```python import networkx as nx import matplotlib.pyplot as plt from inspect import getmembers, isfunction ``` 3. 定义一个函数来获取所有的函数调用信息: ```python def get_function_calls(obj): members = getmembers(obj, predicate=isfunction) calls = [(caller, callee) for caller, callee in members if callee.__name__ != '__init__'] return calls ``` 4. 使用这个函数收集你想要分析的对象的所有函数调用: ```python target_module = your_module # 替换为你感兴趣的模块名 function_calls = get_function_calls(target_module) ``` 5. 创建一个图并添加节点和边: ```python G = nx.DiGraph() # 使用有向图来表示函数调用 for caller, callee in function_calls: G.add_edge(caller.__name__, callee.__name__) pos = nx.spring_layout(G) # 自动布局节点位置 ``` 6. 绘制图形: ```python plt.figure(figsize=(10, 8)) nx.draw_networkx_nodes(G, pos, node_size=800, node_color='lightblue') nx.draw_networkx_edges(G, pos, arrows=True) nx.draw_networkx_labels(G, pos, font_weight='bold', font_family='sans-serif') plt.title('Function Call Graph') plt.show() ``` 这将展示出目标模块中函数之间的调用关系。记得替换`your_module`为实际的模块名称。
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