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GCC Function instrumentation机制可以用来跟踪函数的调用关系，在gcc中对应的选项为“-finstrument-functions”。可查看gcc的man page来获取更详细信息。
编译时如果为gcc加上“-finstrument-functions”选项，那在每个函数的入口和出口处会各增加一个额外的hook函数的调用，增加的这两个函数分别为：
void __cyg_profile_func_enter (void *this_fn, void *call_site);
void __cyg_profile_func_exit (void *this_fn, void *call_site);
其中第一个参数为当前函数的起始地址，第二个参数为返回地址，即caller函数中的地址。
这是什么意思呢？例如我们写了一个函数func_test()，定义如下：
static void func_test(v)
{
/* your code... */
}
那通过-finstrument-functions选项编译后，这个函数的定义就变成了：
__cyg_profile_func_enter(this_fn, call_site);
__cyg_profile_func_exit(this_fn, call_site);
我们可以按照自己的需要去实现这两个hook函数，这样我们就可以利用this_fn和call_site这两个参数大做文章。
例如下面这段代码：
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;
这段代码中实现了两个hook函数，即打印出所在函数的函数地址以及返回地址。
编译代码：
[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
通过反汇编的代码（objdump -D instrfunc）可以看到，这些地址和函数的对应关系为：
__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
实际上这就给出了函数的调用关系。
如果不想跟踪某个函数，可以给该函数指定“no_instrument_function”属性。需要注意的是，__cyg_profile_func_enter()和__cyg_profile_func_exit()这两个hook函数是一定要加上“no_instrument_function”属性的，不然，自己跟踪自己就会无限循环导致程序崩溃，当然，也不能在这两个hook函数中调用其他需要被跟踪的函数。
得到一系列的地址看起来不太直观，我们更希望看到函数名，幸运的是，addr2line工具为我们提供了这种可能。我们先看一下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工具时，需要用gcc的“-g”选项编译程序增加调试信息。
同样是上面的程序，我们加上-g选项再编译一次：
[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尝试查找0x8048504地址所在的函数：
[zhenfg@ubuntu]code:$ addr2line -e instrfunc -a 0x8048504 -fp -s
0x08048504: do_calc at instrfunc.c:25
这样一来，就可以通过gcc的“-finstrument-functions”选项结合addr2line工具，方便的对一个程序中的函数进行跟踪。并且既然我们可以自己实现hook函数，那不仅仅可以用来跟踪函数调用关系，你可以在hook函数中添加自己想做的事情，例如添加一些统计信息。
另外，我们知道__builtin_return_address(level)宏可以获得不同层级的函数返回地址，但是在某些体系架构（如mips）中，__builtin_return_address(level)只能获得当前函数的直接调用者的地址，即level只能是0，那这时，就可使用上述方法来跟踪函数调用关系（mips中竟然能用，确实有些小吃惊）。
接下来可以看一下gcc是如何将hook函数嵌入各个函数中的，以反汇编代码中的do_multi()函数为例（这是mips的汇编代码），在mips中，ra寄存器用来存储返回地址，a0-a3用来做函数参数。
004006c8 <do_multi>:
4006c8: 27bdffd8 addiu sp,sp,-40
4006cc: afbf0024 sw ra,36(sp) ;;存储ra寄存器（返回地址）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 ;;将本函数的地址赋值给a0寄存器
4006f8: 00402821 move a1,v0 ;;将返回地址ra的值赋值给a1寄存器
4006fc: 0c100188 jal 400620 <__cyg_profile_func_enter> ;;调用hook函数
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 ;;将本函数的地址赋值给a0寄存器
400724: 00402821 move a1,v0 ;;将返回地址ra的值赋值给a1寄存器
400728: 0c10019d jal 400674 <__cyg_profile_func_exit> ;;调用hook函数
40072c: 00000000 nop
400730: 02201021 move v0,s1
400734: 03c0e821 move sp,s8
400738: 8fbf0024 lw ra,36(sp) ;;恢复ra寄存器（返回地址）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
上述反汇编的代码中，使用“-finstrument-functions”选项编译程序所增加的指令都已注释出来，实现没什么复杂的，在函数中获得自己的地址和上一级caller的地址并不是什么难事，然后将这两个地址传给__cyg_profile_func_enter和__cyg_profile_func_exit就好了。
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