2.4 shell工具及graphviz绘图工具

为了更好地分析GCC的运行过程，可以使用GCC支持的一些编译选项，例如，-fdump-tree-all、-fudmp-ipa-all、-fdump-rtl-all等，这样编译过程中将产生大量的中间运行结果信息，帮助用户理解GCC的处理细节。另外，用户也可以根据需要在源代码中增加适当的调试代码，从而输出一些运行时的中间信息。对这些输出结果进行高效分析，从中提取有价值的信息是GCC分析过程中非常关键的一种途径。

笔者认为，借助于Linux shell命令的强大字符串处理功能，可以极大地提高信息处理的效率。例如，可以使用grep对输出中的特定模式进行匹配，利用sed对输出的信息进行各种强大的编辑处理，包括替换、修改等，利用awk可以对输出结果进行进一步的处理。建议读者熟练使用grep、sed、awk等工具，并能熟练编写一些简单的处理脚本。

另一方面，图形直观生动，擅长展示逻辑关系，因此，为了说明问题，往往需要对处理结果进行图形方式的展示，graphviz提供的绘图工具（http://www.graphviz.org/）就是笔者进行GCC分析时常用的图形生成工具。

例如，对于如下的源代码test.c：

        [GCC@host2 g2r]$ cat test.c
        int global_int = 0;
        int main(int argc, char *argv[])
        {
        int i;
        static int static_sum=0;
        int array[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
          for(i=global_int; i<10; i++){
                int j=i*2;
                static_sum = static_sum + j + array[i];
                if(static_sum>1000) goto Label_RET;
          }
        Label_RET:
          return static_sum;
        }

通过在GCC中增加调试代码，可以生成main函数的控制流图文件Control_F low.dot。

        [GCC@host2 g2r]$ cat Control_Flow.dot
        digraph G {
          node [shape = record];
        0 [label = "{ENTRY}"];
        0 ->   2 [style=solid, label=fallthru];
        2 [label = "{BB-2}"];
        2 ->   6 [style=solid, label=fallthru];
        3 [label = "{BB-3}"];
        3 ->   4 [style=solid, label=true];
        3 ->   5 [style=solid, label=false];
        4 [label = "{BB-4}"];
        4 ->   7 [style=solid, label=fallthru];
        5 [label = "{BB-5}"];
        5 ->   6 [style=solid, label=fallthru];
        6 [label = "{BB-6}"];
        6 ->   3 [style=solid, label=true];
        6 ->   7 [style=solid, label=false];
        7 [label = "{BB-7}"];
        7 ->   8 [style=solid, label=fallthru];
        8 [label = "{BB-8}"];
        8 ->   1 [style=solid];
        1 [label = "{EXIT}"];
        }

显然，该控制流图是不直观、不容易理解的，然而通过将Control_F low.dot中描述的逻辑关系转换成graphviz的图形脚本，就可以利用graphviz中dot工具生成其图示结果Control_F low.png，如图2-4所示。

        dot -Tpng -o Control_Flow.png Control_Flow.dot

图2-4 函数控制流程图的图示

可以看出，使用图形表示可以非常直观地展示程序中的控制流程，也为代码分析提供了最直观形象的辅助。

再举一例。在分析GCC的AST生成及GIMPLE生成等过程中，需要了解AST节点的具体内容及其相互关系，此时，也可以通过对GCC生成的AST中间结果进行脚本的处理，并生成其图示结果，例如图2-5给出了上述源代码中sum=a+b语句对应的关键AST节点及其相互关系，该结果形象直观，节点之间的关系清晰，对于分析AST的生成和GIMPLE转换等都具有非常重要的意义。

图2-5 sum=a+b对应的AST片段图示