Linux平台代码覆盖率测试-GCC插桩前后汇编代码对比分析

Content0. 序1. 如何编译1.1 未加入覆盖率测试选项1.2 加入覆盖率测试选项1.3 分析2. 未加入覆盖率测试选项的汇编代码分析3. 加入覆盖率测试选项的汇编代码分析3.1 计数桩代码分析3.2 构造函数桩代码分析3.3 数据结构分析3.4 构造函数桩代码小结4. 说明5. 小结 0. 序在"Linux平台代码覆盖率测试-GCC插桩基本概念和原理分析"一文中，我们已经知道，GCC插桩乃汇编级的插桩，那么，本文仍然以test.c为例，来分析加入覆盖率测试选项"-fprofile-arcs -ftest-coverage"前后，即插桩前后汇编代码的变化。本文所用gcc版本为gcc-4.1.2。test.c代码如下。

/** * filename: test.c */#include int main （void）{ int i, total; total = 0; for （i = 0; i < 10; i++） total += i; if （total ！= 45） printf （"Failure "）; else printf （"Success "）; return 0;}

1. 如何编译 1.1 未加入覆盖率测试选项 # cpp test.c -o test.i //预处理：生成test.i文件，或者"cpp test.c > test.i"或者# gcc -E test.c -o test.i# gcc -S test.i //编译：生成test.s文件（未加入覆盖率测试选项）# as -o test.o test.s //汇编：生成test.o文件，或者"gcc -c test.s -o test.o"# gcc -o test test.o //链接：生成可执行文件test 以上过程可参考http://www.linuxidc.com/Linux/2011-05/36542.htm。查看test.o文件中的符号# nm test.o00000000 T main U puts 1.2 加入覆盖率测试选项 # cpp test.c -o test.i //预处理：生成test.i文件# gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage -S test.i //编译：生成test.s文件（加入覆盖率测试选项）# as -o test.o test.s //汇编：生成test.o文件# gcc -o test test.o //链接：生成可执行文件test 查看test.o文件中的符号# nm test.o000000eb t _GLOBAL__I_0_main U __gcov_init U __gcov_merge_add00000000 T main U puts 1.3 分析从上面nm命令的结果可以看出，加入覆盖率测试选项后的test.o文件，多了3个符号，如上。其中，_GLOBAL__I_0_main就是插入的部分桩代码。section2和section3将对比分析插桩前后汇编代码的变化，section3重点分析插入的桩代码。 2. 未加入覆盖率测试选项的汇编代码分析采用"# gcc -S test.i"命令得到的test.s汇编代码如下。#后面的注释为笔者所加。

.file "test.c" .section .rodata.LC0: .string "Failure".LC1: .string "Success" .text.globl main .type main, @functionmain: leal 4（%esp）, %ecx #这几句就是保护现场 andl $-16, %esp pushl -4（%ecx） pushl %ebp movl %esp, %ebp pushl %ecx subl $20, %esp movl $0, -8（%ebp） #初始化total=0,total的值在-8（%ebp）中 movl $0, -12（%ebp） #初始化循环变量i=0,i的值在-12（%ebp）中 jmp .L2.L3: movl -12（%ebp）, %eax #将i的值移到%eax中，即%eax=i addl %eax, -8（%ebp） #将%eax的值加到-8（%ebp），total=total+i addl $1, -12（%ebp） #循环变量加1，即i++.L2: cmpl $9, -12（%ebp） #比较循环变量i与9的大小 jle .L3 #如果i<=9，跳到.L3，继续累加 cmpl $45, -8（%ebp） #否则，比较total的值与45的大小 je .L5 #若total=45，跳到.L5 movl $.LC0, （%esp） #否total的值不为45，则将$.LC0放入%esp call puts #输出Failure jmp .L7 #跳到.L7.L5: movl $.LC1, （%esp） #将$.LC1放入%esp call puts #输出Success.L7: movl $0, %eax #返回值0放入%eax addl $20, %esp #这几句恢复现场 popl %ecx popl %ebp leal -4（%ecx）, %esp ret .size main, .-main .ident "GCC: （GNU） 4.1.2 20070925 （Red Hat 4.1.2-33）" .section .note.GNU-stack,"",@progbits

注：$9表示常量9，即立即数（Immediate Operand）。-8（%ebp）即为total，-12（%ebp）即是循环变量i。 3. 加入覆盖率测试选项的汇编代码分析采用"# gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage -S test.i"命令得到的test.s汇编代码如下。前面的蓝色部分及后面的.LC2, .LC3, .LPBX0, _GLOBAL__I_0_main等均为插入的桩代码。#后面的注释为笔者所加。

.file "test.c" .section .rodata.LC0: .string "Failure".LC1: .string "Success" .text.globl main .type main, @functionmain: leal 4（%esp）, %ecx #这几句就是保护现场 andl $-16, %esp pushl -4（%ecx） pushl %ebp movl %esp, %ebp pushl %ecx subl $20, %esp movl $0, -8（%ebp） #初始化total=0,total的值在-8（%ebp）中 movl $0, -12（%ebp） #初始化循环变量i=0,i的值在-12（%ebp）中 jmp .L2 .L3: #以下这几句就是插入的桩代码 movl .LPBX1, %eax #将.LPBX1移到%eax，即%eax=.LPBX1 movl .LPBX1+4, %edx #edx=.LPBX1+4 addl $1, %eax #eax=%eax+1 adcl $0, %edx #edx=%edx+0 movl %eax, .LPBX1 #将%eax移回.LPBX1 movl %edx, .LPBX1+4 #将%edx移回.LPBX1+4 movl -12（%ebp）, %eax #将i的值移到%eax中，即%eax=i addl %eax, -8（%ebp） #将%eax的值加到-8（%ebp），total=total+i addl $1, -12（%ebp） #循环变量加1，即i++ .L2: cmpl $9, -12（%ebp） #比较循环变量i与9的大小 jle .L3 #如果i<=9，跳到.L3，继续累加 cmpl $45, -8（%ebp） #否则，比较total的值与45的大小 je .L5 #若total=45，跳到.L5 #以下也为桩代码 movl .LPBX1+8, %eax #eax=.LPBX1+8 movl .LPBX1+12, %edx #edx=.LPBX1+12 addl $1, %eax #eax=%eax+1 adcl $0, %edx #edx=%edx+0 movl %eax, .LPBX1+8 #将%eax移回.LPBX1+8 movl %edx, .LPBX1+12 #将%eax移回.LPBX1+12 movl $.LC0, （%esp） #否total的值不为45，则将$.LC0放入%esp call puts #输出Failure #以下也为桩代码，功能同上，不再解释 movl .LPBX1+24, %eax movl .LPBX1+28, %edx addl $1, %eax adcl $0, %edx movl %eax, .LPBX1+24 movl %edx, .LPBX1+28 jmp .L7 #跳到.L7 .L5: #以下也为桩代码，功能同上，不再解释 movl .LPBX1+16, %eax movl .LPBX1+20, %edx addl $1, %eax adcl $0, %edx movl %eax, .LPBX1+16 movl %edx, .LPBX1+20 movl $.LC1, （%esp） #将$.LC1放入%esp call puts #输出Success #以下也为桩代码，功能同上，不再解释 movl .LPBX1+32, %eax movl .LPBX1+36, %edx addl $1, %eax adcl $0, %edx movl %eax, .LPBX1+32 movl %edx, .LPBX1+36 .L7: movl $0, %eax #返回值0放入%eax addl $20, %esp #这几句回复现场 popl %ecx popl %ebp leal -4（%ecx）, %esp ret .size main, .-main #以下部分均是加入coverage选项后编译器加入的桩代码 .local .LPBX1 .comm .LPBX1,40,32 .section .rodata #只读section .align 4.LC2: #文件名常量，只读 .string "/home/zubo/gcc/test/test.gcda" .data #data数据段 .align 4.LC3: .long 3 #ident=3 .long -345659544 #即checksum=0xeb65a768 .long 5 #counters .align 32 .type .LPBX0, @object #.LPBX0是一个对象 .size .LPBX0, 52 #.LPBX0大小为52字节.LPBX0: #结构的起始地址，即结构名，该结构即为gcov_info结构 .long 875573616 #即version=0x34303170，即版本为4.1p .long 0 #即next指针，为0 .long -979544300 #即stamp=0xc59d5714 .long .LC2 #filename，值为.LC2的常量 .long 1 #n_functions=1 .long .LC3 #functions指针，指向.LC3 .long 1 #ctr_mask=1 .long 5 #以下3个字段构成gcov_ctr_info结构，该字段num=5，即counter的个数 .long .LPBX1 #values指针，指向.LPBX1，即5个counter的内容在.LPBX1结构中 .long __gcov_merge_add #merge指针，指向__gcov_merge_add函数 .zero 12 #应该是12个0 .text #text代码段 .type _GLOBAL__I_0_main, @function #类型是function_GLOBAL__I_0_main: #以下是函数体 pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp movl $.LPBX0, （%esp） #将$.LPBX0，即.LPBX0的地址，存入%esp所指单元 #实际上是为下面调用__gcov_init准备参数,即gcov_info结构指针 call __gcov_init #调用__gcov_init leave ret .size _GLOBAL__I_0_main, .-_GLOBAL__I_0_main .section .ctors,"aw",@progbits #该函数位于ctors段 .align 4 .long _GLOBAL__I_0_main .align 4 .long _GLOBAL__I_0_main .ident "GCC: （GNU） 4.1.2 20070925 （Red Hat 4.1.2-33）" .section .note.GNU-stack,"",@progbits