Создать граф вызовов для кода C++

Question

Я пытаюсь сгенерировать вызывающий граф, с помощью которого можно найти все возможные пути выполнения, которые попадают в конкретную функцию (чтобы мне не приходилось выяснять все пути вручную, так как существует множество путей, ведущих к этой функции). Например:

path 1: A -> B -> C -> D  
path 2: A -> B -> X -> Y -> D  
path 3: A -> G -> M -> N -> O -> P -> S -> D  
...  
path n: ...

Я пробовал Codeviz и Doxygen, так или иначе оба результата показывают только вызываемые объекты целевой функции D. В моем случае D является функцией-членом класса, объект которого будет заключен в интеллектуальный указатель. Клиенты всегда получают объект смарт-указателя через фабрику для вызова D.

Кто-нибудь знает, как этого добиться?

Answer 1

static void D() { }
static void Y() { D(); }
static void X() { Y(); }
static void C() { D(); X(); }
static void B() { C(); }
static void S() { D(); }
static void P() { S(); }
static void O() { P(); }
static void N() { O(); }
static void M() { N(); }
static void G() { M(); }
static void A() { B(); G(); }

int main() {
  A();
}

затем

$ clang++ -S -emit-llvm main1.cpp -o - | opt -analyze -dot-callgraph
$ dot -Tpng -ocallgraph.png callgraph.dot

Выдает некоторую блестящую картинку (есть "внешний узел", потому что main имеет внешнюю связь и может также вызываться извне этой единицы перевода):

Вы можете постобработать это с c++filt, так что вы можете получить незапятнанные имена участвующих функций и классов. Как в следующем

#include <vector>

struct A { 
  A(int);
  void f(); // not defined, prevents inlining it!
};

int main() {
  std::vector<A> v;
  v.push_back(42);
  v[0].f();
}

$ clang++ -S -emit-llvm main1.cpp -o - |
   opt -analyze -std-link-opts -dot-callgraph
$ cat callgraph.dot | 
   c++filt | 
   sed 's,>,\\>,g; s,-\\>,->,g; s,<,\\<,g' | 
   gawk '/external node/{id=$1} $1 != id' | 
   dot -Tpng -ocallgraph.png    

Даёт такую ​​красоту (о боже, размер без включенных оптимизаций был слишком большим!)

Эта мистическая безымянная функция, Node0x884c4e0, является заполнителем, предположительно вызываемым любой функцией, определение которой неизвестно.

Answer 2

Вы можете добиться этого, используя doxygen (с возможностью использовать точку для генерации графиков).

С Йоханнесом Шаубом - litb main.cpp, он генерирует это:

doxygen / dot, вероятно, проще, чем clang/opt, установить и запустить. Мне не удалось установить его самостоятельно, поэтому я попытался найти альтернативное решение!

Answer 3

Статически вычислить точный граф вызовов C++ сложно, потому что вам нужен точный синтаксический анализатор языка, правильный поиск имени и хороший анализатор точек, который должным образом учитывает семантику языка. Doxygen не имеет ничего из этого, я не знаю, почему люди утверждают, что им нравится C++; легко построить пример C++ из 10 строк, который Doxygen ошибочно анализирует).

Возможно, вам лучше запустить профилировщик синхронизации, который динамически собирает граф вызовов (это описывает наш) и просто выполнять множество случаев. Такие профилировщики покажут вам действительный график вызовов.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я вдруг вспомнил Understand для C++, который утверждает, что для создания графов вызовов. Я не знаю, что они используют для синтаксического анализатора, или делают ли они подробный анализ правильно; У меня нет конкретного опыта работы с их продуктом.

Я впечатлен ответом Шауба, используя Clang; Я ожидаю, что у Clang все элементы будут правильными.

Answer 4

Вы можете использовать CppDepend, он может генерировать много видов графиков

• График зависимостей
• График звонков
• График наследования классов
• График сцепления
• Путь График
• График всех путей
• Цикл графика

Answer 5

Для того, чтобы clang++ Команда для поиска стандартных заголовочных файлов, таких как mpi.h следует использовать две дополнительные опции -### -fsyntax-onlyполная команда должна выглядеть так:

clang++ -### -fsyntax-only -S -emit-llvm main1.cpp -o - | opt -analyze -dot-callgraph

Answer 6

GNU cflow
cflow --tree --number main.c a.c b.c
Он генерирует граф вызовов в текстовом стиле и поддерживает несколько файлов.

Answer 7

"C++ Bsc Analyzer" может отображать графики вызовов, читая файл, сгенерированный утилитой bscmake.

Answer 8

Scitools Understand - это фантастический инструмент, который лучше, чем все, что я знаю для реверс-инжиниринга, генерирует высококачественные графики.

Но обратите внимание, что это довольно дорого, и что в пробной версии график вызовов "бабочка" ограничен только одним уровнем вызова (ИМХО, я думаю, они не помогают себе в этом…)

Answer 9

doxygen + graphviz может решить большинство проблем, когда мы хотим сгенерировать граф вызовов, который затем будет передан рабочей силе.