vmlinux, System.map； cmake的find_package(Clang)产生的变量们； geogebra单位切向量（简单例子）

linux4.15.y内核中的函数个数

依赖关系: vmlinux, vmlinux.bin, bzImage

cd  /bal/linux-stable/
file  vmlinux
#vmlinux: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=b99bbd9dda1ec2751da246d4a7ae4e6fcf7d789b, not stripped
#文件大小 20MB, 19940148Bfile arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin
#arch/x86/boot/compressed/vmlinux.bin: ELF 32-bit LSB executable, Intel 80386, version 1 (SYSV), statically linked, BuildID[sha1]=b99bbd9dda1ec2751da246d4a7ae4e6fcf7d789b, stripped
#文件大小 14MB, 13706624Bfile  arch/x86/boot/vmlinux.bin
#arch/x86/boot/vmlinux.bin: data
#文件大小 6.5MB, 6752568Bfile  arch/x86/boot/bzImage 
#arch/x86/boot/bzImage: Linux kernel x86 boot executable bzImage, version 4.14.332+ (z@shinelon) #1 SMP Sat Jan 6 19:26:05 CST 2024, RO-rootFS, swap_dev 0X6, Normal VGA
#文件大小 6.5MB , 6767424B

编译产物ELF文件vmlinux 中的函数个数

cd /bal/linux-stable/readelf -s vmlinux.o | grep FUNC | wc -l  #39998
readelf -s vmlinux | grep FUNC | wc -l   #39998readelf -s vmlinux.o | grep OBJECT  | wc -l   #43012
readelf -s vmlinux | grep OBJECT  | wc -l    #42644readelf -s vmlinux.o | wc -l   #95312
readelf -s vmlinux | wc -l   #85192

clang插件观测到的函数个数

sqlite3 -readonly ./SrcFileFuncIdGenService/fn.db "select count(*) from tbl_Func"  #51284

vmlinux

grep "vmlinux" /bal/make.log， 找到生成vmlinux的链接命令：

ld -m elf_i386 \
#指定目标架构为 32 位 x86 ELF 格式。
-z noexecstack \
#禁用栈的执行权限，提高安全性。
--emit-relocs \
#生成重定位信息。
--discard-none \
#不丢弃任何未使用的部分。
--build-id \
#为输出文件生成 Build ID。
-o vmlinux \
#指定输出文件名为 vmlinux。
-T ./arch/x86/kernel/vmlinux.lds \
#使用指定的链接脚本。
--whole-archive built-in.o --no-whole-archive \
#开始whole-archive ... 结束whole-archive， 即 强制包含 built-in.o 中的所有目标文件。
--start-group lib/lib.a arch/x86/lib/lib.a --end-group \
#将库文件 lib/lib.a 和 arch/x86/lib/lib.a 包围在一个组内，确保解析所有符号。
.tmp_kallsyms2.o # 输入的目标文件。

find /bal/linux-stable -path "*x86*Makefile" | xargs -I@ grep -Hn "vmlinux:" @ ,找到有目标vmlinux的：

/bal/linux-stable/arch/x86/boot/Makefile:111:$(obj)/compressed/vmlinux: FORCE
/bal/linux-stable/arch/x86/boot/compressed/Makefile:118:$(obj)/vmlinux: $(vmlinux-objs-y) FORCE

System.map

grep "System.map" make.log，主要有：/bin/bash ./scripts/mksysmap vmlinux System.map

cat /bal/linux-stable/scripts/mksysmap, 此文件mksysmap只有一行：
$NM -n $1 | grep -v '\( [aNUw] \)\|\(__crc_\)\|\( \$[adt]\)\|\( \.L\)\|\( L0\)' > $2，

带入参数后为：
$NM -n vmlinux | grep -v '\( [aNUw] \)\|\(__crc_\)\|\( \$[adt]\)\|\( \.L\)\|\( L0\)' > System.map

chatgpt的解释开始

这个命令使用了 nm 命令来提取 Linux 内核 (vmlinux) 的符号表信息，并通过 grep 进行过滤，将结果保存到 System.map 文件中。下面是各个过滤条件的含义：

  • [aNUw]： 这是一个字符类，匹配符号的类型。在这里，它过滤掉了类型为小写 ‘a’、‘N’ 或 ‘w’ 的符号。这通常是与代码、未定义符号或弱符号相关的标志。

  • \(__crc_\)： 匹配包含 ‘_crc’ 的符号。这样的符号通常是与内核中的 CRC (Cyclic Redundancy Check) 相关的。

  • \$[adt]： 匹配以 ‘ a ′ 、 ′ a'、' a′、′d’ 或 ‘$t’ 开头的符号。通常这些符号表示代码、数据或文本段。

  • \.L： 匹配以 ‘.L’ 开头的符号。这样的符号通常是由编译器生成的本地标签。

  • L0： 匹配以 ‘L0’ 开头的符号。这也可能是编译器生成的本地标签。

通过这些过滤条件，命令排除了一些在内核符号表中不需要的信息，集中保留了主要的符号。这有助于提高 System.map 文件的可读性，使得在进行内核调试和分析时更容易找到感兴趣的符号。System.map 文件对于内核调试非常有用，因为它提供了符号名称和对应的内存地址，帮助开发人员理解和定位内核中的各种符号。

chatgpt的解释结束

makefile2graph 尝试可视化Makefile的依赖关系

sudo apt install makefile2graph
makefile2graph /bal/linux-stable/arch/x86/boot/compressed/Makefile  > /bal/makefile2graph.txt

将文件makefile2graph.txt的内容粘到 https://dreampuf.github.io/GraphvizOnline，选osage、png：在这里插入图片描述
得到一个14MB的图片，只能缩略传到这里：
在这里插入图片描述

, 实际图片

用makefile2graph直接可视化Makefile一定是不完整的，因为很显然：linux4是经过演化的，其编译过程的公共部分一定是抽象过的，而直观的依赖关系 可以体现在 编译过程中的（编译、链接）命令 序列。

类似于makefile2graph的工具有：

chatgpt回答开始

有几种工具可以用于将Makefile的依赖关系以图形化或其他方式展现出来。以下是一些常见的工具：

  1. Graphviz:

    • 描述： Graphviz 是一个开源的图形可视化工具集，可以用于绘制图形，包括依赖图。
    • 使用方式： 你可以使用 dot 命令行工具来生成依赖图。例如：
      make -Bnd | make2graph | dot -Tpng -o makefile.png
      其中，make -Bnd 用于获取Makefile的依赖关系，make2graph 将其转换为Graphviz的输入格式，dot 用于生成图形。

  2. Remake:

    • 描述： Remake 是一个增强版的 Make 工具，支持交互式查看和修改Makefile的依赖关系。
    • 使用方式： 通过运行 remake -x 进入交互模式，然后可以使用 graph 命令生成依赖图。

  3. CMake:

    • 描述： CMake 是一个跨平台的构建系统，可以生成各种构建文件，包括依赖图。
    • 使用方式： 通过在CMakeLists.txt文件中添加相关指令，然后运行CMake生成构建文件，并使用相应工具查看依赖图。

  4. makefile2graph: (此即上面用的)

    • 描述： makefile2graph 是一个专门为Makefile设计的工具，用于生成依赖图。
    • 使用方式： 安装 makefile2graph 后，运行 makefile2graph yourMakefile | dot -Tpng -o makefile.png 来生成图形。

  5. cmake-graph:

    • 描述： cmake-graph 是一个用于可视化CMake项目的工具，也可以用于Makefile。
    • 使用方式： 安装 cmake-graph 后，运行 cmake-graph yourMakefile | dot -Tpng -o makefile.png 来生成图形。

使用这些工具，你可以更好地理解和可视化Makefile中的依赖关系，以及构建过程中的各个步骤。选择适合你项目的工具，并根据需要进行配置。

chatgpt回答结束

结论

由此可见 ， linux4.15.y内核编译过程中， clang插件观测到的函数个数(表tbl_Func中行数51284)比实际编译产物vmlinux中的函数个数(FUNC类型的符号数39998) 多了大约1万个函数

cmake 比较两次记录的所有变量差异

运行效果：

find_package(Clang REQUIRED CONFIG)一共新增了约79个cmake变量，如下：

保存cmake当前变量们并与上次变量们比较，第【64】行，退出码：【0】， 标准输出: 【比较命令：‘diff /tmp/cmake_vars_1200 /tmp/cmake_vars_1201’ , 差异行数：79 /tmp/cmake_vars_diff_1200_1201】， 错误输出:【】

在这里插入图片描述

例子 文件 CMakeLists.txt

#文件名: CMakeLists.txt
#...
save_cmake_vars__cur_diff_prev(${CMAKE_CURRENT_LIST_LINE})
find_package(Clang REQUIRED CONFIG)
save_cmake_vars__cur_diff_prev(${CMAKE_CURRENT_LIST_LINE})  #此为第64行
#...

文件名： diff2f.sh

#文件名：  diff2f.sh
#!/usr/bin/env bash# me.sh  ${_OutFPathPrefix} ${_prevVarsFIdx} ${gVarsFIdx}
#若参数少于3个，则退出（退出码为55）
[ $# -lt 3 ] && exit 55_OutFPathPrefix=$1
_prevVarsFIdx=$2
gVarsFIdx=$3
_prevOutFPath="${_OutFPathPrefix}${_prevVarsFIdx}"
outFPath="${_OutFPathPrefix}${gVarsFIdx}"
resultF="${_OutFPathPrefix}diff_${_prevVarsFIdx}_${gVarsFIdx}"echo -n "比较命令：‘diff ${_prevOutFPath} ${outFPath}’ , "
echo -n "差异行数："
diff --side-by-side --suppress-common-lines ${_prevOutFPath} ${outFPath} > $resultF ;
wc -l $resultF |  perl -pe 'chomp if eof'
#用命令 “ perl -pe 'chomp if eof'  ” 删除wc输出的换行符号

文件名： save_vars__cur_diff_prev.cmake

#文件名： save_vars__cur_diff_prev.cmake
set(_Text_gVarsFIdxDesc "变量描述: 'cmake CACHE (INTERNAL)' 即 cmake全局(同级)变量")
set(_OutFPathPrefix "/tmp/cmake_vars_")#如果从没有定义过全局变量gVarsFIdx 则定义该全局变量
if(NOT DEFINED gVarsFIdx)set(gVarsFIdx 0 CACHE INTERNAL  ${_Text_gVarsFIdxDesc})# 'CACHE INTERNAL'变量gVarsFIdx 写入在文件  ./cmake-build-debug/CMakeCache.txt :#gVarsFIdx:INTERNAL=数值message(STATUS "初始化 gVarsFIdx=${gVarsFIdx}")
endif()function(save_cmake_vars__cur_diff_prev _CMAKE_CURRENT_LIST_LINE)
#    message(STATUS "函数进入 gVarsFIdx=${gVarsFIdx}")MATH(EXPR _prevVarsFIdx "${gVarsFIdx} - 1")
#    set(_prevOutFPath "${_OutFPathPrefix}${_prevVarsFIdx}")set(_curVarsFIdx "${gVarsFIdx}")# 获取 cmake变量们get_cmake_property(_varNames VARIABLES)# cmake变量们写入文件set(_curOutFPath "${_OutFPathPrefix}${gVarsFIdx}")file(WRITE ${_curOutFPath} "")foreach(_varName ${_varNames})if (_varName MATCHES "^_"  #忽略_开头的变量名OR _varName STREQUAL "gVarsFIdx") #忽略此脚本用到的变量名gVarsFIdx
#            message(STATUS "忽略变量名【${_varName}】")continue()endif()#向文件中写入一行file(APPEND ${_curOutFPath} "${_varName}=${${_varName}}\n")endforeach()#文件名下标 自增1MATH(EXPR _nextVarsFIdx "${gVarsFIdx} + 1")set(gVarsFIdx ${_nextVarsFIdx} CACHE INTERNAL  ${_Text_gVarsFIdxDesc})
#####
# 执行 diff 命令
execute_process(
#        COMMAND   bash -x  ...COMMAND   bash  /bal/clang-add-funcIdAsm/cmake_script/save_vars__cur_diff_prev/diff2f.sh ${_OutFPathPrefix} ${_prevVarsFIdx} ${_curVarsFIdx}RESULT_VARIABLE shExitCodeOUTPUT_VARIABLE shStdOutERROR_VARIABLE shStdErr
)message(STATUS "保存cmake当前变量们并与上次变量们比较，第【${_CMAKE_CURRENT_LIST_LINE}】行，退出码：【${shExitCode}】， 标准输出: 【${shStdOut}】， 错误输出:【${shStdErr}】")
#message(STATUS "函数出来 gVarsFIdx=${gVarsFIdx}")endfunction()# 调用函数保存所有变量
#save_cmake_vars__cur_diff_prev()

geogebra单位切向量（简单例子）

下载页面 —> GeoGebra5下载页面 --> GeoGebra5 Linux版本下载地址

或GeoGebra在线使用

启动 /app/GeoGebra-Linux-Portable-5-2-817-0/geogebra-portable后 在 最底下"Input"输入栏 一条一条输入以下命令（不包括#开头的注释行）：

cent=(0,0)
t=Slider(0,10)
r=Slider(1,5)
cir=Circle(Point(cent),r)
p_c=Point({r sin(2π t), r cos(2π t)})
#v_r=Vector(p_c)
#UnitPerpendicularVector(v_r) #这个向量起点不能指定，想要起点在p_c
v_{utp}=UnitVector(Tangent(p_c, cir))

再导出 gif动画
在这里插入图片描述

导出的gif动画如下
在这里插入图片描述

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