Linux平台代码覆盖率测试-基本块图、插桩位置及桩代码执行分析
Linux平台代码覆盖率测试-基本块图、插桩位置及桩代码执行分析
0. 序
1. 基本块概念
2. 基本块图及插桩点分析
2.1 基本块图
2.2 有效基本块图
2.3 带桩点信息的有效基本块图
2.4 插桩位置及桩代码执行情况分析
3. 小结
Appendix: 源代码中对 Basic Block 的解释
0. 序
由前面几篇文章，例如：
Linux 平台代码覆盖率测试 -gcov-dump 原理分析
Linux 平台代码覆盖率测试 -.gcda/.gcno 文件及其格式分析
Linux 平台代码覆盖率测试 -GCC 插桩基本概念及原理分析
Linux 平台代码覆盖率测试 -GCC 插桩前后汇编代码对比分析
我们已经知道了代码覆盖率测试的一些相关概念，例如 Basic Block ， Arcs 等。本文重点叙述这些基本概念，并仍以前面的 test.c 为例说明基本块图 (Basic Block Graph) 及插桩点。
本文所用 gcc 版本为 gcc-4.1.2 。 test.c 代码如下。
00001: #include
00002:
00003: int main ( void )
00004: {
00005: int i , total ;
00006:
00007: total = 0 ;
00008:
00009: for ( i = 0 ; i < 10 ; i ++ )
00010: total += i ;
00011:
00012: if ( total != 45 )
00013: printf ( "Failure\n" );
00014: else
00015: printf ( "Success\n" );
00016: return 0 ;
00017: }
00018:
1. 基本块概念
通过基本块的划分，可以把程序分为一组代码段，每一段代码中的第一条语句被执行，则整段代码都被执行一次。
那么，什么是基本块 (Basic Block) ？
基本块
- 程序中一个顺序执行的语句序列
- 只有一个出口语句和一个入口语句
- 执行时只能从入口语句入，从出口语句退出
- 基本块中的所有语句的执行次数一定是相同的
- 一般由多个顺序执行语句后跟一个跳转语句组成
因此，基本块的最后一条语句一定是一个跳转语句，且跳转的目的地一定是另一个基本块的第一条语句。如果跳转语句是有条件的，就产生了一个分支 (arc) ，该基本块就有两个基本块作为目的地。如果把每个基本块当作一个节点，那么一个函数中的所有基本块就构成了一个有向图，称之为基本块图 (Basic Block Graph) 。且只要知道图中部分 BB 或 arc 的执行次数就可以推算出所有的 BB 和所有的 arc 的执行次数。
本文附录介绍了 GCC 源代码中对 Basic Block 的解释。下面以 test.c 为例，说明这些问题。
2. 基本块图及插桩点分析
2.1 基本块图
根据 " Linux 平台代码覆盖率测试 -.gcda/.gcno 文件及其格式分析 " 一文 1.1 节和 2.1 节的输出信息，我们可以画出如下的基本块图 (Basic Block Graph) 。
图 1 基本块图
其中， BB0 和 BB8 分别对应着开始和结束的虚拟基本块，表明程序从 BB0 开始，从 BB8 退出。因此， BB0 没有入边，只有出边，而 BB8 只有入边，没有出边。 8 个 ARCS 记录对应图中的 8 个有出度的节点， 12 条有向边实际上就是所有的 arcs 总数。
2.2 有效基本块图
从 输出结果 可以看出， BB0,BB8,BB3 没有对应的代码行，可以当作虚拟的基本块。有效的基本块只有 BB1, BB2, BB4, BB5, BB6, BB7 。
如果在图 1 中，我们删除虚拟基本块 BB0 和 BB8 ，并加入 " Linux 平台代码覆盖率测试 -.gcda/.gcno 文件及其格式分析 " 一文 2.1 节的输出的 LINES 信息 (BB 的行号信息 ) ，那么程序的逻辑会更清楚。如图 2 所示。
图 2 有效基本块 ( 带行号信息 ) 图
其中，每个节点旁边的 lineno( 行号 ) 表示构成该 BB 的代码行，这些代码也显示在旁边。
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