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Linux原始碼分析工具鏈

2020-06-16 17:54:24

前言

看原始碼是一個程式設計師必須經歷的事情，也是可以提升能力的一個捷徑。個人認為： 要完全掌握一個軟體的方法只有閱讀原始碼。

在Windows下有sourceinsight這個原始碼閱讀軟體（雖然我沒用過，但是網上評價還不錯），由於我是個Linuxer，並不喜歡用Windows，所以自然是選擇在Linux下閱讀原始碼的工具了。

下面我將逐一介紹在Linux下閱讀原始碼的工具。

 

vim+ctags+cscope

原始碼閱讀三劍客：vim配合ctags和cscope，足以在原始碼裡面自由翱翔，在函數和變數間自由跳轉。

 

安裝

  1. sudo apt-get install vim ctags cscope

 

vim

vim的使用就略過了，網上資料很多，不是一篇文章能說完的，未來我可能會寫一篇vim的使用心得。推薦一篇簡明 Vim 練級攻略，看完就差不多會用了。

 

ctags

ctags的使用很簡單，vim已經內建了對ctags的支援。

首先在原始碼根目錄執行ctags -R，遞回的為原始碼建立tags，在根目錄會生成一個Tags的檔案，存放各種函數和變數的tag，便於跳轉：

  • 使游標在函數或變數上，Ctrl + ]即可跳轉到其定義處
  • Ctrl + t可以回到你跳轉之前的位置

對於簡單的程式碼，ctags就夠用了，但是對於比較複雜的程式碼來說，ctags顯得有點力不從心，於是，下一位劍客就登場了。

 

cscope

vim同樣內建了對cscope的支援。

首先在原始碼根目錄執行cscope -Rbq，就會生成cscope.out檔案(索引資料庫)

  • -R: 在生成索引檔案時，搜尋子目錄樹中的程式碼
  • -b: 只生成索引檔案，不進入cscope的介面
  • -q: 生成cscope.in.out和cscope.po.out檔案，加快cscope的索引速度

然後在vim中執行:cs add cscope.out，新增資料庫。

接下來就可以使用:cs find x var進行查詢。（x代表查詢選項，var表示要查詢的函數或變數名）

cscope支援8種查詢方式

  • s: 查詢C語言符號，即查詢函數名、宏、列舉值等出現的地方
  • g: 查詢函數、宏、列舉等定義的位置，類似ctags所提供的功能
  • d: 查詢本函數呼叫的函數
  • c: 查詢呼叫本函數的函數
  • t: 查詢指定的字串
  • e: 查詢egrep模式，相當於egrep功能，但查詢速度快多了
  • f: 查詢並開啟檔案，類似vim的find功能
  • i: 查詢包含本檔案的檔案

例如，我們想在vim 7.0的原始碼中查詢呼叫do_cscope()函數的函數，我們可以輸入：”:cs find c do_cscope“，回車後發現沒有找到匹配的功能，可能並沒有函數呼叫do_cscope()。我們再輸入”:cs find s do_cscope“，查詢這個C符號出現的位置，現在vim列出了這個符號出現的所有位置。

每次都有輸入cs find來查詢資料是不是有點麻煩，有沒有更方便的方法呢。當然有，vim的神奇之處在其可客製化性。提供一份cscope的設定，將其放在.vimrc中即可。

  1. """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
  2. " cscope setting
  3. """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""
  4. if has("cscope")
  5. set csprg=/usr/bin/cscope
  6. set csto=1
  7. set cst
  8. set nocsverb
  9. " add any database in current directory
  10. if filereadable("cscope.out")
  11. cs add cscope.out
  12. endif
  13. set csverb
  14. endif
  15. nmap <C-@>s :cs find s <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
  16. nmap <C-@>g :cs find g <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
  17. nmap <C-@>c :cs find c <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
  18. nmap <C-@>t :cs find t <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
  19. nmap <C-@>e :cs find e <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>
  20. nmap <C-@>f :cs find f <C-R>=expand("<cfile>")<CR><CR>
  21. nmap <C-@>i :cs find i ^<C-R>=expand("<cfile>")<CR>$<CR>
  22. nmap <C-@>d :cs find d <C-R>=expand("<cword>")<CR><CR>

上面的設定即把Ctrl + @作為:cs find的快捷鍵，也就是說要查詢某個函數名，只需要把游標放在函數名上，按下Ctrl + @ + s即可，簡直不能更方便。而且你可以自己修改設定，對映到自己覺得舒服的快捷鍵上。

本著不重複造輪子的原則，我就簡單的寫了cscope的基本用法，其實基本上就夠用了，進階的用法參考這篇文章vi/vim使用進階: 程式設計師的利器 – cscope。

 

doxygen

上面我們講的是用vim來檢視原始碼，但是面對幾十萬程式碼的時候，想要看清楚各個結構體之間的關係就不是vim能夠做到的了。這時候我們就需要doxygen來幫手了。

Doxygen is the de facto standard tool for generating documentation from annotated C++ sources， but it also supports other popular programming languages such as C, Objective-C, C#, PHP, Java, Python, IDL (Corba, Microsoft, and UNO/OpenOffice flavors), Fortran, VHDL, Tcl, and to some extent D.

doxygen是一個根據原始碼生成文件的工具，這貨雖然主要是給C++用的，但是它也???其他語言有支援。

安裝直接去官網，按照其指導安裝即可。

下面介紹一下doxygen的使用方法。

首先，在原始碼根目錄執行doxygen -g，然後在根目錄就會突然冒出一個名為Doxyfile的檔案，這個檔案就是doxygen生成文件的組態檔了。

那麼，重點來了，怎麼設定這個檔案，預設的設定是根據程式碼生成各個結構體的成員資料，然後生成html和latex兩個資料夾，分別是網頁和latex文件。

說實話，預設生成的文件並沒有什麼卵用，除了讓你更方便的看到各個結構體的組成成員。我們關心的是各個結構體之間的關係，這是針對C而言的。對與C++和java而言，關心的是類之間的關係。所以，預設的設定肯定是要修改的。至於怎麼改，看官方文件。

當然了，如果這篇文章唯一給出的建議就是看文件，那這篇文章有什麼意義呢。大家都知道看文件可以解決問題，但是時間成本太高，而且是英文的。寫這篇文章的目的是分享自己學習得到的經驗，讓大家少走彎路，如果不能解決你的問題，只能去看文件了。

接下來我根據我自己看文件用到的設定跟大家解釋一下。

首先，Doxygen裡面的設定可謂又臭又長，你絕對不會有讀完它的慾望。所以我給出幾個關鍵的設定項，到時候搜尋它修改即可

  • 這是針對各種語言優化輸出的選項，預設都是NO，因為它不清楚你用的是什麼語言(話說看一下字尾不就知道了嗎…)

    1. OPTIMIZE_OUTPUT_FOR_C
    2. OPTIMIZE_OUTPUT_JAVA
    3. OPTIMIZE_FOR_FORTRAN
    4. OPTIMIZE_OUTPUT_VHDL

  • 這個是生成文件的型別的選項，預設生成html和latex，共支援六種型別的文件，每種型別的生成設定也是很多，具體根據需要設定

    1. GENERATE_HTML
    2. GENERATE_LATEX
    3. GENERATE_RTF
    4. GENERATE_XML
    5. GENERATE_DOCBOOK
    6. GENERATE_MAN

  • 關於生成影象的選項。doxygen使用dot這個工具來繪圖，所以要先執行sudo apt-get install graphviz安裝dot。在設定好這個繪圖選項之後，doxygen就會生成各個結構體的關係，對於類會生成函數呼叫關係(我沒試過，因為只試過C的)。

    1. HAVE_DOT (一定要置為YES，後面的選項都依賴這個)
    2. DOT_NUM_THREADS (使用dot繪圖的執行緒數量，越多越快，我一般是設定跟cpu的核數一樣)

給一個結構體關係圖，就是doxygen生成的。

[machine_class]

最後一步，在原始碼根目錄執行doxygen，它會自動找到Doxygen設定，根據設定生成文件。

 

gdb

最後一個工具，大名鼎鼎的gdb。分析原始碼執行流程的最好方式的是執行它，然後一步步執行。用來觀察它最好的工具當然是gdb了(針對C/C++)。

gdb的使用我也不打算造輪子，直接參考用GDB偵錯程式，這篇寫的很好，通俗易懂。

 

後記

以上就是我在閱讀原始碼的時候使用的Linux工具，三劍客vim+ctags+cscope，兩板斧doxygen gdb，足以馳騁原始碼的江湖。

以上工具，vim和gdb是最難學的，學習曲線很陡峭。但是學好之後，就能守得雲開見月明。

本文永久更新連結地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2015-08/122299.htm


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