c編譯器在c程序編寫過程中發(fā)揮著不可替代的作用，對于c編譯器，相關(guān)人員應(yīng)當給予足夠重視。前文中，小編曾介紹過基于gcc c編譯器的程序插裝技術(shù)，但這并非c編譯器插裝技術(shù)的全面貌。本文，為基于gcc c編譯器程序插裝技術(shù)下篇，一起繼續(xù)來了解這項技術(shù)吧。
一、基于GCC的程序插裝技術(shù)
根據(jù)插裝測試的要求，需要在函數(shù)開始時為每個參數(shù)調(diào)用鉤子函數(shù)，并用鉤子函數(shù)的返回值更新參數(shù)的值;同時，將被插裝函數(shù)的名稱壓入函數(shù)本地棧內(nèi)，作為該函數(shù)的一個匿名本地變量，只用于傳遞給鉤子函數(shù)。從上面列出的tree_rest_of_compilation函數(shù)源碼得知，負責建立被編譯函數(shù)參數(shù)和返回值的函數(shù)是expand_function_start，定義是在文件function.c中。expand_function_start中處理函數(shù)參數(shù)和返回值的函數(shù)是assign_pARMs，這是需要特別關(guān)注的函數(shù)。以下是該函數(shù)簡化的偽碼：
斜體加粗的部分是增加的代碼。在for循環(huán)前，獲得當前編譯的函數(shù)名(見源碼中①位置);
但暫時不能輸出到函數(shù)的RTL鏈中，因為本地棧要在所有參數(shù)傳遞完畢才完全建立起來。在for循環(huán)體結(jié)束前，記錄下函數(shù)參數(shù)的一份拷貝(見②)，最后調(diào)用。insert_function_name_local函數(shù)，將當前函數(shù)名插入本地棧，并且修正棧指針(見③)。經(jīng)過以上修改，得到了插裝所需的所有信息，包括函數(shù)參數(shù)和函數(shù)名稱的RTX表示。GCC將函數(shù)編譯后生成的RTX表示以鏈表形式組織，最后一次性把這個RTX鏈表輸出為后端平臺的匯編碼。完成這項工作的是rest_of_compilation函數(shù)，所以在調(diào)用rest_of_complilation函數(shù)前插入我們的RTX，最終完成插裝，由函數(shù)inject_rtl負責完成。下面是inject_rtl的主要代碼：
二、APCS與程序插裝實現(xiàn)
編譯器必須以一套統(tǒng)一的方法編譯函數(shù)的定義和調(diào)用過程，才能確保不同語言編寫的函數(shù)能相互調(diào)用。規(guī)定這些細節(jié)的便叫作“函數(shù)調(diào)用規(guī)范(Procedure Call Stand-ard)”。ARM體系結(jié)構(gòu)定義了自己的函數(shù)調(diào)用規(guī)范——ARM函數(shù)調(diào)用標準(ARM Procedure Call Standard，APCS)。雖然APCS不是強制性的，但實現(xiàn)APCS并不困難，而且可獲得統(tǒng)一的二進制兼容的好處，所以大部分的編譯器都實現(xiàn)了APCS，其中包括GCC。
APCS中函數(shù)傳遞參數(shù)的定義如下：
◇前4個整數(shù)實參(或者更少)被裝載到r0～r3。前4個整數(shù)實參(或者更少)被裝載到r0～r3。
◇前4個浮點實參(或者更少)被裝載到f0～f3。
◇如果參數(shù)為雙字(8字節(jié))，就必須從偶數(shù)寄存器開始放置。
◇如果一個參數(shù)不能完全放入寄存器中，則超過的那部分拷貝到棧中。
其他任何實參(如果有的話)存儲在內(nèi)存中，用進入函數(shù)時緊接在sp值上面的字來指向。換句話說，其余的參數(shù)被壓入棧頂。所以，要想簡單，最好定義接受4個或更少的整數(shù)參數(shù)的函數(shù)。
本文所述的插入函數(shù)只有兩個整型形參，所以調(diào)用時只需將兩個實參分別傳入ro和rl。GCC提供emit_li-brary_call函數(shù)用來生成函數(shù)調(diào)用的RTL碼，GCC將按照APCS產(chǎn)生正確的函數(shù)調(diào)用匯編碼。函數(shù)定義在calls.c中，原型為：
插入所需函數(shù)后，需要將返回值賦值給對應(yīng)的被插裝函數(shù)的形參。以下是插入函數(shù)insert_parms_test_function的完整代碼：
三、實例
為便于檢查插裝效果，用經(jīng)過修改的GCC編譯一段簡單的C語言程序。該程序為一個獨立函數(shù)foo，接受兩個整數(shù)類型的參數(shù)。具體代碼如下：
從GCC輸出的匯編碼可以看到，foo函數(shù)的兩個參數(shù)都經(jīng)過鉤子函數(shù)pt_hook_partns的處理更新;在pt_hook_parms函數(shù)內(nèi)，可以根據(jù)測試算法返回不同的邊界值，從而達到測試的目的。依照此方法，一個實際程序經(jīng)過插裝后，在ARM模擬器上順利運行，并取得預(yù)期的測試效果。
四、結(jié)語
本文詳細地論述了修改GCC增加插裝功能的實現(xiàn)方法。按照這樣的思路，成功地實現(xiàn)了基于ARM7芯片的嵌入式系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù)邊界測試，達到了預(yù)期的效果。本文所述的插裝函數(shù)比較簡單，沒有區(qū)分參數(shù)的類型，所有參數(shù)均按照一個字大小來處理;下一步的工作是細分參數(shù)不同類型，插裝不同的處理函數(shù)。作為一種通用的插裝方法，在此摹礎(chǔ)上。通過識別不同的插裝點和插裝不同的函數(shù)，可以實現(xiàn)函數(shù)調(diào)用棧檢查，程序覆蓋率測試，獲取函數(shù)實際執(zhí)行時間等需要插裝技術(shù)作為基礎(chǔ)的功能。
以上便是小編此次為大家?guī)淼乃袃?nèi)容，希望大家喜歡，have a nice day!
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