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簡(jiǎn)介
在這章里，我們將會(huì)探討gcov實(shí)用程序，并且了解一下如何使用gcov來(lái)幫助測(cè)試與支持軟件配置與優(yōu)化。我們將會(huì)了解如何使用gcov來(lái)構(gòu)建軟件，并且理解他所提供的各種數(shù)據(jù)類型。最后，我們將探討當(dāng)執(zhí)行保險(xiǎn)測(cè)試時(shí)要避免的事情。
gcov是什么？
我們從gcov可以為我們做什么開(kāi)始。gcov是一個(gè)保險(xiǎn)測(cè)試工具。當(dāng)構(gòu)建一個(gè)程序時(shí)，gcov會(huì)監(jiān)視一個(gè)程序的執(zhí)行，并且會(huì)標(biāo)識(shí)出執(zhí)行了哪一行源碼，哪 一行沒(méi)有執(zhí)行。更進(jìn)一步，gcov可以標(biāo)識(shí)出某一行源執(zhí)行的次數(shù)，這對(duì)于執(zhí)行配置很有用（程序在哪里花費(fèi)了大多數(shù)的時(shí)間）。因?yàn)?/font>gcov可以分辨出哪一行 沒(méi)有執(zhí)行，這對(duì)于保險(xiǎn)測(cè)試工具是很有用的。
讓我們來(lái)看一下如何為gcov的使用準(zhǔn)備鏡像。我們將會(huì)在接下來(lái)的部分提供更為詳細(xì)的gcov的選項(xiàng)，所以這里只是作為一個(gè)介紹。我們將將會(huì)使用下面的所列的bubblesort的源碼：
1: #include <stdio.h>
2:
3: void bubbleSort( int list[], int size )
4: {
5: int i, j, temp, swap = 1;
6:
7: while (swap) {
8:
9: swap = 0;
10:
11: for ( i = (size-1) ; i >= 0 ; i-- ) {
12:
13: for ( j = 1 ; j <= i ; j++ ) {
14:
15: if ( list[j-1] > list[j] ) {
16:
17: temp = list[j-1];
18: list[j-1] = list[j];
19: list[j] = temp;
20: swap = 1;
21:
22: }
23:
24: }
25:
26: }
27:
28: }
29:
30: }
31:
32: int main()
33: {
34: int theList[10]={10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1};
35: int i;
36:
37: /* Invoke the bubble sort algorithm */
38: bubbleSort( theList, 10 );
39:
40: /* Print out the final list */
41: for (i = 0 ; i < 10 ; i++) {
42: printf("%d\n", theList[i]);
43: }
44:
45: }
gcov程序?qū)?huì)與編譯器工具鏈一起使用。這就意味著我們將要在其上進(jìn)行保險(xiǎn)測(cè)試的鏡像必須用一個(gè)特殊的選項(xiàng)集合進(jìn)行編譯。下面是我們用來(lái)演示編譯bubbleSort.c的命令：
gcc bubblesort.c -o bubblesort -ftest-coverage -fprofile-arcs
當(dāng)我們執(zhí)行生成的程序時(shí)會(huì)生成一些包含關(guān)于程序的相關(guān)數(shù)據(jù)的文件。gcov程序?qū)?huì)使用這些文件來(lái)報(bào)告數(shù)據(jù)并且向開(kāi)發(fā)者提供相應(yīng)的信息。當(dāng)指定 -ftest-coverage選項(xiàng)時(shí)會(huì)為每一個(gè)源碼生成兩個(gè)文件。這些文件會(huì)使用.bb與.bbg作為擴(kuò)展名，并且用這些文件來(lái)重組每一個(gè)可執(zhí)行程序的 程序流圖。對(duì)于-fprofile-arcs，將會(huì)生成一個(gè)包含每一個(gè)指令分支的執(zhí)行計(jì)數(shù)的以.da為擴(kuò)展名的文件。這些文件會(huì)在執(zhí)行以后與源碼文件一起 使用，來(lái)標(biāo)識(shí)源碼的執(zhí)行行為。
使用gcov程序
現(xiàn)在我們準(zhǔn)備好了我們的程序鏡像了，讓我們繼續(xù)我們其余的部分。運(yùn)行我們的程序就會(huì)生成我們?cè)谇懊嫠懻摰臄?shù)據(jù)集文件。然后我們使用我們希望進(jìn)行檢測(cè)的源碼運(yùn)行gcov程序。如下面所示：
$ ./bubblesort
...
$ gcov bubblesort.c
100.00% of 17 source lines executed in file bubblesort.c
Creating bubblesort.c.gcov.
這告訴我們?cè)谖覀兊睦映绦蛑兴械脑创a行至少都執(zhí)行了一次。我們可以通過(guò)查看所生成的bubblesort.c.gcov文件來(lái)了解每一源碼行所實(shí)際運(yùn)行的次數(shù)。如下面所示：
-: 0:Source:bubblesort.c
-: 0:Graph:bubblesort.gcno
-: 0:Data:bubblesort.gcda
-: 0:Runs:1
-: 0:Programs:1
-: 1:#include <stdio.h>
-: 2:void bubbleSort(int list[],int size)
1: 3:{
1: 4: int i,j,temp,swap=1;
4: 5: while(swap)
-: 6: {
2: 7: swap=0;
22: 8: for(i=(size-1);i>=0;i--)
-: 9: {
110: 10: for(j=1;j<=i;j++)
-: 11: {
90: 12: if(list[j-1]>list[j])
-: 13: {
45: 14: temp=list[j-1];
45: 15: list[j-1]=list[j];
45: 16: list[j]=temp;
45: 17: swap=1;
-: 18: }
-: 19: }
-: 20: }
-: 21: }
1: 22:}
-: 23:int main()
1: 24:{
1: 25: int theList[10]={10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};
-: 26: int i;
-: 27: /*Invoke the buble sort algorithm*/
1: 28: bubbleSort(theList,10);
-: 29:
-: 30: /*print out the final list*/
11: 31: for(i=0;i<10;i++)
-: 32: {
10: 33: printf("%d\n",theList[i]);
-: 34: }
1: 35: return 0;
-: 36:}
現(xiàn)在讓我們來(lái)看一下其中的一些關(guān)鍵點(diǎn)，看一下他所提供的內(nèi)容。第一列顯示了源碼中每一行源碼所執(zhí)行的次數(shù)。在一些情況下，執(zhí)行次數(shù)并沒(méi)有提供。這些只是并不會(huì)影響代碼的簡(jiǎn)單C源碼元素。
這些計(jì)數(shù)可以提供一些關(guān)于程序執(zhí)行的信息。例如，測(cè)試的第12行執(zhí)行了90次，而14-17行的代碼只是執(zhí)行了45次。這告訴我們當(dāng)這個(gè)函數(shù)調(diào)用了90次，真正成功的僅是45次。換句話說(shuō)，大部分的測(cè)試時(shí)間浪費(fèi)在兩個(gè)元素的交換上。這是由于測(cè)試數(shù)據(jù)的順序所造成的。
從這里我們可以看到代碼段中最常執(zhí)行的部分就是排序算法的內(nèi)循環(huán)部分。這是因?yàn)橛捎谕顺鰷y(cè)試第10行要比第12行執(zhí)行的次數(shù)多一些。
查看分支概率
我們也可以使用-b選項(xiàng)來(lái)查看程序的分支數(shù)據(jù)。這個(gè)選項(xiàng)會(huì)輸出程序中每一個(gè)分支的頻度與相應(yīng)的摘要。例如，我們使用-b選項(xiàng)來(lái)執(zhí)行gcov命令：
$ gcov -b bubblesort.c
100.00% of 17 source lines executed in file bubblesort.c
100.00% of 12 branches executed in file bubblesort.c
100.00% of 12 branches taken at least once in file bubblesort.c
100.00% of 2 calls executed in file bubblesort.c
Creating bubblesort.c.gcov.
所生成的bubblesort.c.gcov文件如下所示。
-: 0:Source:bubblesort.c
-: 0:Graph:bubblesort.gcno
-: 0:Data:bubblesort.gcda
-: 0:Runs:1
-: 0:Programs:1
-: 1:#include <stdio.h>
-: 2:void bubbleSort(int list[],int size)
function bubbleSort called 1 returned 100% blocks executed 100%
1: 3:{
1: 4: int i,j,temp,swap=1;
4: 5: while(swap)
branch 0 taken 67%
branch 1 taken 33% (fallthrough)
-: 6: {
2: 7: swap=0;
22: 8: for(i=(size-1);i>=0;i--)
branch 0 taken 91%
branch 1 taken 9% (fallthrough)
-: 9: {
110: 10: for(j=1;j<=i;j++)
branch 0 taken 82%
branch 1 taken 18% (fallthrough)
-: 11: {
90: 12: if(list[j-1]>list[j])
branch 0 taken 50% (fallthrough)
branch 1 taken 50%
-: 13: {
45: 14: temp=list[j-1];
45: 15: list[j-1]=list[j];
45: 16: list[j]=temp;
45: 17: swap=1;
-: 18: }
-: 19: }
-: 20: }
-: 21: }
1: 22:}
-: 23:int main()
function main called 1 returned 100% blocks executed 100%
1: 24:{
1: 25: int theList[10]={10,9,8,7,6,5,4,3,2,1};
-: 26: int i;
-: 27: /*Invoke the buble sort algorithm*/
1: 28: bubbleSort(theList,10);
call 0 returned 100%
-: 29:
-: 30: /*print out the final list*/
11: 31: for(i=0;i<10;i++)
branch 0 taken 91%
branch 1 taken 9% (fallthrough)
-: 32: {
10: 33: printf("%d\n",theList[i]);
call 0 returned 100%
-: 34: }
1: 35: return 0;
-: 36:}
從這里我們可看到這與上面的文件相類似，但是這一次每一個(gè)分支點(diǎn)都用他們的頻度進(jìn)行了標(biāo)示。
分支點(diǎn)依賴于目標(biāo)結(jié)構(gòu)建指令集。第12行是一個(gè)簡(jiǎn)單的if語(yǔ)句，所以有一個(gè)分支點(diǎn)。在這里我們可以注意到這是50%，這通過(guò)我們前面觀察程序的執(zhí)行次數(shù)可 以看出。其他的分支點(diǎn)有一些難于分析。例如，第7行是一個(gè)while語(yǔ)句，有兩個(gè)分支點(diǎn)。在X86匯編中，這一行分編譯成我們下面所看到的樣子：
1: cmpl $0, -20(%ebp)
2: jne .L4
3: jmp .L1
從這里我們可看出，swap變量與0進(jìn)行比較。如果他不等于0,就會(huì)跳轉(zhuǎn)到第2行，.L4。否則要跳轉(zhuǎn)到第3行,.L1。第2行所示的分支概率為67%。 這是因?yàn)檫@一行執(zhí)行3次，但是jne只執(zhí)行了兩次。當(dāng)?shù)?/font>2行的jne并沒(méi)有執(zhí)行時(shí)，我們直勢(shì)頭跳轉(zhuǎn)到第3行。這只執(zhí)行一次，但是一旦執(zhí)行，程序就結(jié)束了。 所以分支1要花費(fèi)100%的時(shí)間。
所以分支概率在理解程序流時(shí)是要相當(dāng)有用的，但是要參考匯編需要理解分支點(diǎn)在哪里。
不完整程序測(cè)試
當(dāng)gcov計(jì)數(shù)一個(gè)測(cè)試并不是100%的程序時(shí)，并沒(méi)有執(zhí)行的行是標(biāo)記為####，而不是執(zhí)行次數(shù)。下面顯示的是一個(gè)由gcov創(chuàng)建的文件來(lái)顯示少于100%的測(cè)試。
1: #include <stdio.h>
2:
3: int main()
4: 1 {
5: 1 int a=1, b=2;
6:
7: 1 if (a == 1) {
8: 1 printf("a = 1\n");
9: } else {
10: ###### printf("a != 1\n");
11: }
12:
13: 1 if (b == 1) {
14: ###### printf("b = 1\n");
15: } else {
16: 1 printf("b != 1\n");
17: }
18:
19: 1 return 0;
20: }
當(dāng)這個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，gcov實(shí)用程序也會(huì)向標(biāo)準(zhǔn)輸出輸出相應(yīng)的信息。他會(huì)顯示可能執(zhí)行的源碼行的行數(shù)以及實(shí)際運(yùn)行的百分比。
$ gcov incomptest.c
77.78% of 9 source lines executed in file incomptest.c
Creating incomptest.c.gcov.
$
如果我們的例子程序有多個(gè)函數(shù)，我們可以通過(guò)使用-f選項(xiàng)來(lái)查看每一個(gè)函數(shù)的執(zhí)行情況。如下面的我們以bubbleSort程序所進(jìn)行的演示：
$ gcov -f bubblesort.c
100.00% of 11 source lines executed in function bubbleSort
100.00% of 6 source lines executed in function main
100.00% of 17 source lines executed in file bubblesort.c
Creating bubblesort.c.gcov.
$
gcov可用的選項(xiàng)
gcov程序調(diào)用的格式為：
gcov [options] sourcefile
其可用的選項(xiàng)如下：
選項(xiàng) 目的
-v，-version 打印版本信息
-h,-help 打印幫助信息
-b,-branch-probabilities向輸出文件輸出分支頻度
-c,-branch-counts 打印分支計(jì)數(shù)而不是分支頻度
-n,-no-output 不創(chuàng)建gcov輸出文件
-l,-long-file-names 創(chuàng)建長(zhǎng)文件名
-f,-function-summaries 打印每一個(gè)函數(shù)的概要
-o,-object-directory .bb,.bbg,.da文件存放的目錄
從上面這個(gè)表中，我們可以看到一個(gè)單個(gè)字符選項(xiàng)，以及一個(gè)長(zhǎng)選項(xiàng)。當(dāng)從命令行中使用gcov命令時(shí)短選項(xiàng)是比較有用的，但是當(dāng)gcov是Makefile的一個(gè)部分時(shí)，應(yīng)使用長(zhǎng)選項(xiàng)，因?yàn)檫@更易于理解。
當(dāng)了解gcov程序的版本信息時(shí)，可以使用-v選項(xiàng)。因?yàn)?/font>gcov是與一個(gè)指定的編譯器工具鏈聯(lián)系在一起的（實(shí)際上是由gcc工具鏈而構(gòu)建的），gcc版本與gcov的版本是相同的。
gcov程序的簡(jiǎn)介以及選項(xiàng)幫助可以用-h選項(xiàng)來(lái)進(jìn)行顯示。
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