Question

我正在尝试使用静态分析来计算嵌入式程序的最大堆栈使用率。

我已经使用编译器标志-fstack-usage来获取每个函数的最大堆栈使用量，并使用标志-fdump-rtl-expand来生成所有函数调用的图形。

最后一个缺少的成分是内置函数的堆栈用法。（目前只有memset）

我想我可以用其他方法来测量它，并在脚本中添加一个常量。但是，我不希望在新版本的GCC中更改内置函数的实现并且脚本中的值保持不变。

也许有某种方法可以用标志-fstack-usage编译内置函数？还是通过静态分析来衡量其堆栈使用率的其他方法？

编辑：

此问题不是Stack Size Estimation的重复项。另一个问题是关于估计整个程序的堆栈使用率，而我问如何为单个内置库函数估计堆栈使用率。另一个问题甚至没有提到内置库函数，也没有提及任何答案。

Answer 1

方法1（动态分析）

您可以在运行时确定堆栈大小，方法是使用预定义的模式填充堆栈，执行memset，然后检查已修改了多少个字节。由于您需要编译示例程序，将其上载到目标（除非您有模拟器）并收集结果，所以这比较慢，而且涉及更多。您还需要注意提供给函数的测试数据，因为执行路径可能会根据大小，数据对齐方式等而改变。

有关此方法的真实示例，请检查Abseil's code。

方法2（静态分析）

通常，对二进制代码进行静态分析比较棘手（即使分解起来也不是一件容易的事），并且您需要复杂的符号执行机制来处理它（例如miasm）。但是在大多数情况下，您可以放心地依靠检测编译器用来分配帧的模式。例如。对于x86_64 GCC，您可以执行以下操作：

objdump -d /lib64/libc.so.6 | sed -ne '/<__memset_x86_64>:/,/^$/p' > memset.d
NUM_PUSHES=$(grep -c pushq memset.d)
LOCALS=$(sed -ne '/sub .*%rsp/{ s/.*sub \+\$\([^,]\+\),%rsp.*/\1/; p }' memset.d)
LOCALS=$(printf '%d' $LOCALS)  # Unhex
echo $(( LOCALS + 8 * NUM_PUSHES ))

请注意，此简单方法会产生保守估计（可以得到更精确的结果，但需要进行路径敏感的分析，需要进行适当的分析，构建控制流图等），并且确实无法处理嵌套函数调用（可以轻松添加，但应该使用比Shell更具表达能力的语言来完成）。

AVR组装通常更复杂，因为您无法轻松地检测局部变量的空间分配（修改堆栈指针的操作分为几条in，out和adiw指令因此需要在Python中进行非平凡的解析）。像memset或memcpy这样的简单函数不使用局部变量，因此您仍然可以摆脱简单的困惑：

NUM_PUSHES=$(grep -c 'push ' memset.d)
NUM_RCALLS=$(grep -c 'rcall \+\.+0' memset.d)
# A safety check for functions which we can't handle
if grep -qi 'out \+0x3[de]' memset.d; then
  echo >&2 'Unable to parse stack modification'
  exit 1
fi
echo $((NUM_PUSHES + 2 * NUM_RCALLS))

Answer 2

这不是一个很好的答案，但仍然可能有用。

许多内置函数非常简单。例如，memset可以作为一个简单的循环来实现。从我的观察看来，如果编译器只能使用寄存器（这是很合理的话），则避免使用堆栈。只有很长的函数需要更多的堆栈。短些需要的只是ret指令的返回地址。

假设简单的内置函数除了指令call和ret之外根本不使用堆栈，是相对安全的，因此内存量等于指向a的指针的大小。功能。（以我的情况为2个字节）

请记住，嵌入式系统并不总是具有冯·诺依曼体系结构，它们通常将指令和数据存储在单独的存储器中。函数和数据的指针大小可能不同。

如何估算库函数的使用

2 个答案: