如何生成C++代码的调用图

Question

我正在尝试生成一个调用图，用它来找出所有可能的执行路径（这样我就不必手动找出所有路径，因为有很多路径会导致这个功能）。例如：

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: ...

我尝试过CodeViz和Doxygen。不知何故，这两个结果只显示目标函数 D 的被调用者。在我的例子中，D 是一个类的成员函数，该类的对象将被包装在智能指针中。客户端始终会通过工厂获取智能指针对象，以便调用 D。

我怎样才能实现这个目标？

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();
}

然后

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

产生一些闪亮的图片（有一个“外部节点”，因为

main

具有外部链接，也可能从该翻译单元外部调用）：

您可能需要使用

c++filt

对其进行后处理，以便获得所涉及的函数和类的完整名称。就像下面这样

#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    

产生这种美丽（天啊，没有打开优化的尺寸太大了！）

那个神秘的未命名函数，

Node0x884c4e0

，是一个占位符，假定由任何定义未知的函数调用。

Answer 2

您可以通过使用 doxygen 来实现这一点（可以选择使用点来生成图形）。

使用 Johannes Schaub - litb main.cpp，它会生成以下内容：

doxygen/dot 可能比 clang/opt 更容易安装和运行。我自己没能安装它，这就是为什么我试图寻找替代解决方案！

Answer 3

静态计算准确的 C++ 调用图很困难，因为您需要精确的语言解析器、正确的名称查找和正确尊重语言语义的良好指向分析器。 Doxygen 没有这些，我不知道为什么人们声称喜欢它的 C++；构建 Doxygen 错误分析的 10 行 C++ 示例很容易）。

您可能最好运行一个时序分析器，它动态收集调用图（这描述了我们的）并简单地练习很多案例。这样的分析器将向您显示实际执行的调用图。

编辑：我突然想起了理解C++，它声称可以构造调用图。我不知道他们使用什么解析器，也不知道他们的详细分析是否正确；我对他们的产品几乎没有具体的经验。我的几次遭遇表明它不进行点分析。

Schaub 使用 Clang 的回答给我留下了深刻的印象；我希望 Clang 拥有正确的所有元素。

Answer 4

你可以使用CppDepend，它可以生成多种图表

• 依赖图
• 调用图
• 类继承图
• 耦合图
• 路径图
• 所有路径图
• 循环图

Answer 5

为了让

clang++

命令找到像

mpi.h

这样的标准头文件，应使用两个附加选项

-### -fsyntax-only

，即完整命令应如下所示：

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

Answer 6

“C++ Bsc 分析器”可以通过读取 bscmake 实用程序生成的文件来显示调用图。

Answer 7

doxygen + graphviz可以解决我们想要生成调用图时的大多数问题，接下来交给人力。

Answer 8

Scitools Understanding 是一个神奇工具，比我所知道的所有逆向工程都要好，并且生成高质量的图表。

但请注意，它相当昂贵，并且试用版的蝴蝶调用图仅限于一级调用（恕我直言，我相信他们不会帮助自己这样做......）

Answer 9

GNU cflow

cflow --tree --number main.c a.c b.c

它生成文本风格的调用图，并支持多个文件。