引言

在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，代碼覆蓋率統(tǒng)計(jì)是衡量測(cè)試完整性的重要指標(biāo)，有助于發(fā)現(xiàn)未被測(cè)試覆蓋的代碼區(qū)域，提升軟件質(zhì)量。gcov（GNU Coverage）與LCOV（LTP Coverage Analyzer）是常用的代碼覆蓋率統(tǒng)計(jì)工具，但在資源受限的嵌入式設(shè)備上直接使用它們可能會(huì)面臨內(nèi)存、存儲(chǔ)空間不足等問(wèn)題。本文將探討如何對(duì)gcov與LCOV進(jìn)行輕量化改造，以適應(yīng)資源受限設(shè)備的需求。

gcov與LCOV簡(jiǎn)介

gcov是GCC（GNU Compiler Collection）自帶的代碼覆蓋率統(tǒng)計(jì)工具，它通過(guò)在編譯時(shí)插入額外的代碼來(lái)記錄程序的執(zhí)行路徑。LCOV則是對(duì)gcov結(jié)果的圖形化展示工具，能夠生成直觀的HTML報(bào)告，方便開(kāi)發(fā)者分析代碼覆蓋率情況。

資源受限設(shè)備面臨的問(wèn)題

資源受限設(shè)備通常具有較小的內(nèi)存和存儲(chǔ)空間，而gcov在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的覆蓋率數(shù)據(jù)，LCOV在生成報(bào)告時(shí)也需要較多的計(jì)算資源和存儲(chǔ)空間。直接在嵌入式設(shè)備上使用標(biāo)準(zhǔn)的gcov和LCOV可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備性能下降，甚至無(wú)法正常運(yùn)行。

輕量化改造方案

（一）gcov的輕量化改造

減少數(shù)據(jù)記錄：gcov默認(rèn)會(huì)記錄所有代碼塊的執(zhí)行情況，但對(duì)于資源受限設(shè)備，可以只記錄關(guān)鍵函數(shù)或模塊的覆蓋率數(shù)據(jù)。通過(guò)修改編譯選項(xiàng)，限制gcov的記錄范圍。

示例：修改編譯選項(xiàng)限制gcov記錄范圍

在編譯時(shí)，使用-fprofile-arcs -ftest-coverage選項(xiàng)啟用gcov功能，同時(shí)通過(guò)自定義宏來(lái)控制記錄范圍。

c

// 在需要記錄覆蓋率的函數(shù)前定義宏

#ifdef RECORD_COVERAGE

#define COVERAGE_START __gcov_flush();

#define COVERAGE_END __gcov_flush();

#else

#define COVERAGE_START

#define COVERAGE_END

#endif

// 關(guān)鍵函數(shù)示例

void critical_function() {

   COVERAGE_START; // 開(kāi)始記錄覆蓋率

   // 函數(shù)實(shí)現(xiàn)代碼

   // ...

   COVERAGE_END;   // 結(jié)束記錄覆蓋率

}

// 編譯命令示例（假設(shè)使用gcc）

// gcc -DRECORD_COVERAGE -fprofile-arcs -ftest-coverage your_source_file.c -o your_program

通過(guò)定義RECORD_COVERAGE宏，可以在需要時(shí)啟用覆蓋率記錄，減少不必要的數(shù)據(jù)生成。

優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：gcov默認(rèn)會(huì)將覆蓋率數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，在程序結(jié)束時(shí)寫入文件。在資源受限設(shè)備上，可以修改gcov的源代碼，將覆蓋率數(shù)據(jù)直接寫入外部存儲(chǔ)設(shè)備（如Flash），減少內(nèi)存占用。

（二）LCOV的輕量化改造

簡(jiǎn)化報(bào)告生成：LCOV生成的HTML報(bào)告包含大量的圖片和樣式文件，對(duì)于資源受限設(shè)備來(lái)說(shuō)，這些文件會(huì)占用較多的存儲(chǔ)空間?？梢孕薷腖COV的源代碼，去除不必要的圖片和樣式，只保留核心的覆蓋率數(shù)據(jù)展示。

示例：修改LCOV報(bào)告生成邏輯

在LCOV的報(bào)告生成腳本中，可以注釋掉生成圖片和復(fù)雜樣式的代碼部分。

bash

# 原始LCOV報(bào)告生成命令示例

# genhtml -o report_dir coverage.info

# 修改后的輕量化報(bào)告生成命令（假設(shè)修改了genhtml腳本）

# 修改genhtml腳本，去除圖片和復(fù)雜樣式生成邏輯后

./lightweight_genhtml -o report_dir coverage.info

分階段生成報(bào)告：如果一次性生成完整的報(bào)告導(dǎo)致設(shè)備資源不足，可以采用分階段生成報(bào)告的方式。例如，先生成一個(gè)簡(jiǎn)單的文本報(bào)告，顯示基本的覆蓋率數(shù)據(jù)，然后在資源允許的情況下，再生成完整的HTML報(bào)告。

（三）數(shù)據(jù)傳輸與處理優(yōu)化

在資源受限設(shè)備上，將覆蓋率數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行分析也是一個(gè)挑戰(zhàn)?？梢圆捎脡嚎s算法對(duì)覆蓋率數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，減少傳輸量。同時(shí)，在主機(jī)端使用輕量級(jí)的解析工具來(lái)處理數(shù)據(jù)，而不是直接使用LCOV。

示例：使用zlib壓縮覆蓋率數(shù)據(jù)

c

#include <zlib.h>

// 壓縮覆蓋率數(shù)據(jù)函數(shù)

int compress_coverage_data(const char* src_data, size_t src_len, char* dest_data, size_t* dest_len) {

   z_stream strm;

   strm.zalloc = Z_NULL;

   strm.zfree = Z_NULL;

   strm.opaque = Z_NULL;

   strm.avail_in = (uInt)src_len;

   strm.next_in = (Bytef*)src_data;

   strm.avail_out = (uInt)*dest_len;

   strm.next_out = (Bytef*)dest_data;

   if (deflateInit(&strm, Z_DEFAULT_COMPRESSION) != Z_OK) {

       return -1;

   }

   int ret = deflate(&strm, Z_FINISH);

   if (ret != Z_STREAM_END) {

       deflateEnd(&strm);

       return -1;

   }

   *dest_len = strm.total_out;

   deflateEnd(&strm);

   return 0;

}

結(jié)論

通過(guò)對(duì)gcov與LCOV進(jìn)行輕量化改造，可以有效解決資源受限設(shè)備上代碼覆蓋率統(tǒng)計(jì)的難題。通過(guò)限制gcov的記錄范圍、優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，簡(jiǎn)化LCOV的報(bào)告生成以及優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸與處理，能夠在保證代碼覆蓋率統(tǒng)計(jì)功能的前提下，減少對(duì)設(shè)備資源的占用，提高嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和測(cè)試的效率。開(kāi)發(fā)者在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)具體設(shè)備的資源情況，靈活調(diào)整改造方案。