C语言源码分析库Pycparser介绍

1.Pycparser介绍

项目链接：https://github.com/eliben/pycparser

Pycparser是C语言的解析器，支持完整的C99标准，用纯Python编写。

非常方便对C语言源码的解析和处理，如生成AST、提取源码中函数调用关系等。

Pycparser非常容易上手，需重点阅读examples目录和c_ast.py文件

2.源码解读

• c_ast.py文件解读
  _c_ast.cfg和c_ast.py提供了C99的语法和实现，如_c_ast.cfg对IF语句的描述:

If: [cond*, iftrue*, iffalse*]

表示IF节点由三个子节点构成，分别是condition、iftrue、iffalse，等同于BNF范式的描述

在c_ast.py中对IF节点的定义：

class If(Node):
    __slots__ = ('cond', 'iftrue', 'iffalse', 'coord', '__weakref__')
    def __init__(self, cond, iftrue, iffalse, coord=None):
        self.cond = cond
        self.iftrue = iftrue
        self.iffalse = iffalse
        self.coord = coord

    def children(self):
        nodelist = []
        if self.cond is not None: nodelist.append(("cond", self.cond))
        if self.iftrue is not None: nodelist.append(("iftrue", self.iftrue))
        if self.iffalse is not None: nodelist.append(("iffalse", self.iffalse))
        return tuple(nodelist)

    def __iter__(self):
        if self.cond is not None:
            yield self.cond
        if self.iftrue is not None:
            yield self.iftrue
        if self.iffalse is not None:
            yield self.iffalse

    attr_names = ()

发现__init__方法除了三个子节点，还多了一个coord节点，该节点是用来表示源码中节点的位置信息的，比如代码行号等。

观察children方法，用nodelist管理子节点，每一个子节点用tuple表示，如条件语句用(“cond”,self.cond)表示，self.cond才是真实的条件节点，"cond"是该节点的TAG。

参考examples文件，可实现在C语言源码中提取所有If节点的条件节点：

def find_If(node,if_list):
	if node is None:
		return
	if isinstance(node,c_ast.If):
		if_list.append(node.cond)
		# iterator its children
	for item in node.children(): # deep search
		# item is a tuple , item[0] is type, item[1] is Node
		t_node = item[1]
		if isinstance(t_node, c_ast.If):
			if_list.append(t_node.cond)
			find_If(t_node.iftrue,if_list)
			find_If(t_node.iffalse,if_list)
		else:
			find_If(t_node,if_list)

filename = "notes.c"
ifcondList = []
ast = parse_file(filename, use_cpp=True)
find_If(ast,ifcondList)

提取If节点后，就可以做很多事情了，如输出所有条件语句的代码，实现如下：

from pycparser import c_parser, c_ast, parse_file, c_generator
generator = c_generator.CGenerator()
for cond_tuple in ifcondList:
    cond_node = cond_tuple[1] #每一个Item由tuple组成，第二个元素才是真实Node
    cond_code = generator.visit(cond_node) #获取条件的代码
    print(cond_code)

对条件节点的处理，还可继续分析，如提取条件中的常量、操作符等

3.实现cflow工具中的函数调用关系功能

Pycparser有一个访问者模式的设计模式的应用，用来解析目标节点，具体使用可参考项目examples目录下的func_calls.py和func_defs.py文件

from __future__ import print_function
import sys
import re
import json

sys.path.extend(['.', '..'])

from pycparser import c_parser, c_ast, parse_file, c_generator

def extract_funcDef(node,defList):
	if node is None:
		return

	childrens = [item[1] for item in node.children()]

	for item in childrens:
		if isinstance(item,c_ast.FuncDef):
			defList.append(item)
		else:
			extract_funcDef(item,defList)

def extract_funcCall(node,funcList):
	if isinstance(node, c_ast.Node): # for AST node
		node = (node,None)
	if node[0] is None:
		return
	childrens = [item[1] for item in node[0].children()]
	
	for item in childrens:
		if isinstance(item, c_ast.FuncCall):
			funcList.append(item)
		else:
			extract_funcCall(item,funcList)


class FuncDefVisitor(c_ast.NodeVisitor):

	def __init__(self,funcname,funcList):
		self.funcname = funcname
		self.funcList = funcList
	
	def visit_FuncDef(self, node):
		if node.decl.name == self.funcname:
			extract_funcCall(node,self.funcList)
			# print('%s at %s' % (node.decl.name, node.decl.coord))

def show_deflist(defList):
	for defFunc in defList:
		name = defFunc.decl.name
		# print(name,defFunc.decl.coord)
		# pass

def show_func_defs(ast, funcname,the_dict,invoke_dict):
    # ast = parse_file(filename, use_cpp=True)
    funcList = []
    v = FuncDefVisitor(funcname,funcList)
    v.visit(ast)
    # print(len(funcList))
    invoke_dict[funcname] = [func.name.name for func in funcList]

    for func in funcList:

    	try:
    		the_dict[func.name.name].append(funcname)
    	except Exception as e:
    		the_dict[func.name.name] = [funcname]
    		# raise e

    	# print('funcDefs:',func.name.name,func.name.coord)

if __name__ == '__main__':
	filename = "./codes/notes.c"
	defList = []
	the_dict = {}
	invoke_dict = {}
	ast = parse_file(filename, use_cpp=True)
	extract_funcDef(ast,defList)
	# print(len(defList))
	show_deflist(defList)
	nameList = [item.decl.name for item in defList]
	for name in nameList:
		show_func_defs(ast,name,the_dict,invoke_dict)
	# parser(filename)

	print('====Ref_dict====')
	for k,v in the_dict.items():
		print('{}:{}'.format(k,v))

	print('====Invoke_dict====')
	for k,v in invoke_dict.items():
		print('{}:{}'.format(k,v))

得到的输出结果：

下一篇有空再介绍如何用Invoke_dict生成调用图，需要用到graphviz，此部分已经实现，可看效果图

标签：node,__,ast,self,Pycparser,C语言,item,源码,cond
来源： https://blog.csdn.net/WaterDemo22/article/details/98965725