用 Graphviz 可视化函数调用
可以将以图形形式查看应用程序的调用过程看作是一个学习经历。这样做可以帮助您理解应用程序的内部行为,并获得有关程序优化方面的信息。例如,通过对那些经常调用的函数进行优化,您就可以用最少的努力来获得最佳的性能。另外,调用跟踪还可以判断用户函数的最大调用深度,这可以用来对调用栈使用的内存进行有效限制(在嵌入式系统中,这是非常重要的一个考虑因素)。为了捕获并显示调用图,您需要 4 个元素:GNU 编译器工具链、Addr2line 工具、定制的中间代码和一个名为 Graphviz 的代码。Addr2line 工具可以识别函数、给定地址的源代码行数和可执行映像。定制的中间代码是一个非常简单的工具,它可以减少对图形规范的地址跟踪。Graphviz 工具可以生成图形映像。整个过程如图 1 所示。
数据搜集:捕获函数调用路径 要收集一个函数调用的踪迹,您需要确定每个函数在应用程序中调用的时间。在过去,都是通过在函数的入口处和退出处插入一个惟一的符号来手工检测每个函数的。这个过程非常繁琐,而且很容易出错,通常需要对源代码进行大量的修改。 幸运的是,GNU 编译器工具链(也称为 gcc)提供了一种自动检测应用程序中的各个函数的方法。在执行应用程序时,就可以收集相关的分析数据。您只需要提供两个特殊的分析函数即可。其中一个函数在每次执行想要跟踪的函数时都会调用;而另外一个函数则在每次退出想要跟踪的函数时调用(参见清单 1)。这两个函数都是特别指定的,因此,编译器可以识别它们。
清单 1. GNU 的入口和出口配置函数
void __cyg_profile_func_enter( void *func_address, void *call_site )
__attribute__ ((no_instrument_function)); void __cyg_profile_func_exit ( void *func_address, void *call_site )
__attribute__ ((no_instrument_function));