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GCC Function instrumentation機制可以用來跟蹤函數的調用關系，在gcc中對應的選項為“-finstrument-functions”。可檢視gcc的man page來擷取更詳細資訊。
編譯時如果為gcc加上“-finstrument-functions”選項，那在每個函數的入口和出口處會各增加一個額外的hook函數的調用，增加的這兩個函數分别為：
void __cyg_profile_func_enter (void *this_fn, void *call_site);
void __cyg_profile_func_exit (void *this_fn, void *call_site);
其中第一個參數為目前函數的起始位址，第二個參數為傳回位址，即caller函數中的位址。
這是什麼意思呢？例如我們寫了一個函數func_test()，定義如下：
static void func_test(v)
{
/* your code... */
}
那通過-finstrument-functions選項編譯後，這個函數的定義就變成了：
__cyg_profile_func_enter(this_fn, call_site);
__cyg_profile_func_exit(this_fn, call_site);
我們可以按照自己的需要去實作這兩個hook函數，這樣我們就可以利用this_fn和call_site這兩個參數大做文章。
例如下面這段代碼：
instrfunc.c:
#include <stdio.h>
#define DUMP(func, call) \
printf("%s: func = %p, called by = %p\n", __FUNCTION__, func, call)
void __attribute__((no_instrument_function))
__cyg_profile_func_enter(void *this_func, void *call_site)
DUMP(this_func, call_site);
__cyg_profile_func_exit(void *this_func, void *call_site)
int do_multi(int a, int b)
return a * b;
int do_calc(int a, int b)
return do_multi(a, b);
int main()
int a = 4, b = 5;
printf("result: %d\n", do_calc(a, b));
return 0;
這段代碼中實作了兩個hook函數，即列印出所在函數的函數位址以及傳回位址。
編譯代碼：
[zhenfg@ubuntu]code:$ gcc -finstrument-functions instrfunc.c -o instrfunc
[zhenfg@ubuntu]code:$ ./instrfunc
__cyg_profile_func_enter: func = 0x8048521, called by = 0xb75554e3
__cyg_profile_func_enter: func = 0x80484d8, called by = 0x8048562
__cyg_profile_func_enter: func = 0x804849a, called by = 0x8048504
__cyg_profile_func_exit: func = 0x804849a, called by = 0x8048504
__cyg_profile_func_exit: func = 0x80484d8, called by = 0x8048562
result: 20
__cyg_profile_func_exit: func = 0x8048521, called by = 0xb75554e3
通過反彙編的代碼（objdump -D instrfunc）可以看到，這些位址和函數的對應關系為：
__cyg_profile_func_enter: func = 0x8048521(main), called by = 0xb75554e3
__cyg_profile_func_enter: func = 0x80484d8(do_calc), called by = 0x8048562(main)
__cyg_profile_func_enter: func = 0x804849a(do_multi), called by = 0x8048504(do_calc)
__cyg_profile_func_exit: func = 0x804849a(do_multi), called by = 0x8048504(do_calc)
__cyg_profile_func_exit: func = 0x80484d8(do_calc), called by = 0x8048562(main)
__cyg_profile_func_exit: func = 0x8048521(main), called by = 0xb75554e3
實際上這就給出了函數的調用關系。
如果不想跟蹤某個函數，可以給該函數指定“no_instrument_function”屬性。需要注意的是，__cyg_profile_func_enter()和__cyg_profile_func_exit()這兩個hook函數是一定要加上“no_instrument_function”屬性的，不然，自己跟蹤自己就會無限循環導緻程式崩潰，當然，也不能在這兩個hook函數中調用其他需要被跟蹤的函數。
得到一系列的位址看起來不太直覺，我們更希望看到函數名，幸運的是，addr2line工具為我們提供了這種可能。我們先看一下addr2line的使用方法：
[zhenfg@ubuntu]code:$ addr2line --help
Usage: addr2line [option(s)] [addr(s)]
Convert addresses into line number/file name pairs.
If no addresses are specified on the command line, they will be read from stdin
The options are:
@<file> Read options from <file>
-a --addresses Show addresses
-b --target=<bfdname> Set the binary file format
-e --exe=<executable> Set the input file name (default is a.out)
-i --inlines Unwind inlined functions
-j --section=<name> Read section-relative offsets instead of addresses
-p --pretty-print Make the output easier to read for humans
-s --basenames Strip directory names
-f --functions Show function names
-C --demangle[=style] Demangle function names
-h --help Display this information
-v --version Display the program's version
首先要注意，使用addr2line工具時，需要用gcc的“-g”選項編譯程式增加調試資訊。
同樣是上面的程式，我們加上-g選項再編譯一次：
[zhenfg@ubuntu]code:$ gcc -g -finstrument-functions instrfunc.c -o instrfunc
__cyg_profile_func_enter: func = 0x8048521, called by = 0xb757d4e3
__cyg_profile_func_exit: func = 0x8048521, called by = 0xb757d4e3
使用addr2line嘗試查找0x8048504位址所在的函數：
[zhenfg@ubuntu]code:$ addr2line -e instrfunc -a 0x8048504 -fp -s
0x08048504: do_calc at instrfunc.c:25
這樣一來，就可以通過gcc的“-finstrument-functions”選項結合addr2line工具，友善的對一個程式中的函數進行跟蹤。并且既然我們可以自己實作hook函數，那不僅僅可以用來跟蹤函數調用關系，你可以在hook函數中添加自己想做的事情，例如添加一些統計資訊。
另外，我們知道__builtin_return_address(level)宏可以獲得不同層級的函數傳回位址，但是在某些體系架構（如mips）中，__builtin_return_address(level)隻能獲得目前函數的直接調用者的位址，即level隻能是0，那這時，就可使用上述方法來跟蹤函數調用關系（mips中竟然能用，确實有些小吃驚）。
接下來可以看一下gcc是如何将hook函數嵌入各個函數中的，以反彙編代碼中的do_multi()函數為例（這是mips的彙編代碼），在mips中，ra寄存器用來存儲傳回位址，a0-a3用來做函數參數。
004006c8 <do_multi>:
4006c8: 27bdffd8 addiu sp,sp,-40
4006cc: afbf0024 sw ra,36(sp) ;;存儲ra寄存器（傳回位址）的值
4006d0: afbe0020 sw s8,32(sp)
4006d4: afb1001c sw s1,28(sp)
4006d8: afb00018 sw s0,24(sp)
4006dc: 03a0f021 move s8,sp
4006e0: 03e08021 move s0,ra ;;s0 = ra
4006e4: afc40028 sw a0,40(s8)
4006e8: afc5002c sw a1,44(s8)
4006ec: 02001021 move v0,s0 ;;v0 = s0
4006f0: 3c030040 lui v1,0x40
4006f4: 246406c8 addiu a0,v1,1736 ;;将本函數的位址指派給a0寄存器
4006f8: 00402821 move a1,v0 ;;将傳回位址ra的值指派給a1寄存器
4006fc: 0c100188 jal 400620 <__cyg_profile_func_enter> ;;調用hook函數
400700: 00000000 nop
400704: 8fc30028 lw v1,40(s8)
400708: 8fc2002c lw v0,44(s8)
40070c: 00000000 nop
400710: 00620018 mult v1,v0
400714: 00008812 mflo s1
400718: 02001021 move v0,s0
40071c: 3c030040 lui v1,0x40
400720: 246406c8 addiu a0,v1,1736 ;;将本函數的位址指派給a0寄存器
400724: 00402821 move a1,v0 ;;将傳回位址ra的值指派給a1寄存器
400728: 0c10019d jal 400674 <__cyg_profile_func_exit> ;;調用hook函數
40072c: 00000000 nop
400730: 02201021 move v0,s1
400734: 03c0e821 move sp,s8
400738: 8fbf0024 lw ra,36(sp) ;;恢複ra寄存器（傳回位址）的值
40073c: 8fbe0020 lw s8,32(sp)
400740: 8fb1001c lw s1,28(sp)
400744: 8fb00018 lw s0,24(sp)
400748: 27bd0028 addiu sp,sp,40
40074c: 03e00008 jr ra
400750: 00000000 nop
上述反彙編的代碼中，使用“-finstrument-functions”選項編譯程式所增加的指令都已注釋出來，實作沒什麼複雜的，在函數中獲得自己的位址和上一級caller的位址并不是什麼難事，然後将這兩個位址傳給__cyg_profile_func_enter和__cyg_profile_func_exit就好了。
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