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  • 将模块代码量精简为2%的实践

    说明

         本文通过目录和代码两个层面分析某产品xDsl驱动模块代码，将其精简为原始代码量的2%。

    一  完整代码

         某产品xDsl驱动模块目录结构如下所示。其中，二级目录Lxx1通常为芯片厂家代码，Lxx2为自定义适配代码。

         ├─L010

         │  ├─include

         │  └─source

         ├─L020

         │  ├─include

         │  ├─source

         …… ……

         ├─L200

         │  ├─L210

         …… ……

         │  ├─L260

         │  │  ├─L261

         │  │  │  ├─include

         │  │  │  └─source

         │  │  └─L262

         │  │      ├─include

         │  │      └─source

         …… ……

         │  └─SELT_DELT

         │      ├─include

         │      └─source

        该产品xDsl模块存在大量已废弃的目录，而在用的目录中也存在大量无用的代码。

    二  精简代码

         此处“精简”意指直接剔除无用代码，而非借助重构等手段来削减代码量。精简主要分为两个步骤：1. 分析makefile文件，清理不予编译的目录；2. 分析预编译宏，删除当前在用目录中无用的代码。

    2.1 清理废弃目录

         lnxmkdep.ini文件中定义各编译目录(待编译代码所在目录)，xDSL驱动目前用于编译的代码目录如下： 

     1 [DSLADDR]
 2 USE=YES
 3 PATH=../../../xDSL/L030
 4 COPT_EXTRA=
 5 DEPEND_MODULES= all
 6 
 7 
 8 [L261]
 9 USE=YES
10 PATH=../../../xDSL//L200/L260/L261
11 COPT_EXTRA=
12 DEPEND_MODULES= all
13 
14 [L262]
15 USE=YES
16 PATH=../../../xDSL//L200/L260/L262
17 COPT_EXTRA=
18 DEPEND_MODULES= all
19 
20 [L271]
21 USE=YES
22 PATH=../../../xDSL//L200/L270/L271
23 COPT_EXTRA=
24 DEPEND_MODULES= all
25 
26 [L272]
27 USE=YES
28 PATH=../../../xDSL//L200/L270/L272
29 COPT_EXTRA=
30 DEPEND_MODULES= all
31 
32 [L290]
33 USE=YES
34 PATH=../../../xDSL//L200/L290
35 COPT_EXTRA=
36 DEPEND_MODULES= all
37 COPT_EXTRA=
38 DEPEND_MODULES= all
39 
40 [SELTDELT]
41 USE=YES
42 PATH=../../../xDSL/L200/SELT_DELT
43 COPT_EXTRA=-Os
44 DEPEND_MODULES= all
    Listed Directories

         结合头文件包含情况，可知编译需要L010、L030、L200(L210、L230、L260、L270、L290、SELT_DELT)目录。进一步分析得知，仅用到L210和L230目录的若干头文件，而L260目录存在同名头文件且版本更新，故可替代前两个目录。同时，L270目录用于提供30A功能，而当前产品不需要支持该功能，故可删除。

        此时，在用的目录已精简为L010、L030、L200(L260、L290、SELT_DELT)。

    2.2 删除无用代码

        xDsl驱动代码中包含对于其他各种单板和功能的支持，而多数单板已不再使用，某些功能也并未使用。这些支持在代码中主要通过预处理宏(即#if、#ifdef、#ifndef、#elif等含"#+if"关键字的条件编译语句，统称为#if语句)来控制，例如fsap_prj.h文件定义功能宏(INSTALL_MAP_BONDING等)，config.mak文件定义编译宏(_INSTALL_VSLC等)，其他宏定义则分散于xDsl目录下各文件中。

         删除无用代码，即寻找哪些控制编译的宏未定义，并将其控制的代码删除。但鉴于宏定义的分散性，人工查找和删除条件编译分支显然不现实，必须借助自动化工具。

         通过工具剔除未使用的条件编译分支，其原理如下：

         1. 在待处理代码(*.c、*.h)中#if语句句首插入gcc扩展的预编译头#warning。

         2. 编译待处理代码获取gcc编译输出并进行分析。

         3. 编译结果中”#warning”警告所对应的#if语句为TRUE，即所控制的代码段正在使用，应予保留；反之可删除。

         开源工具stripcc可较好地完成上述工作。在小工程上试用效果符合期望，但应用到本产品时似乎出现死锁，无法正常工作。该问题在研读和调试其源代码后仍未解决。

         以下将基于相同工作原理，借助Python脚本处理，分析预编译宏，标记在用的#if代码段。处理后的源代码示例如下(剔除/*TRUE*/ 标记后即为原始代码)：

     1 #define BCM_BONDING_ENABLED
 2 #define BCM_ENABLED
 3 
 4 /*TRUE*/ #ifdef BCM_BONDING_ENABLED
 5          CodeLine1;
 6 #endif
 7 
 8 #ifdef BCM_DISABLED
 9           CodeLine2;
10 /*TRUE*/ #elif defined BCM_ENABLED
11           CodeLine3;
12 #else
13         #error Defination of BCM_DISABLED or BCM_ENABLED is Required!
14 #endif
15 
16 #ifdef BCM_TEST
17       CodeLine4;
18 /*TRUE*/ #else
19       CodeLine5;
20 #endif
    Processed Code

         其中，若#if句前出现：

    • 一个/*TRUE*/：表示该#if句为逻辑真；
    • 多个/*TRUE*/：多出现于被广泛引用的头文件内，每次引用对为真的#if处增加一个/*TRUE*/；
    • 没有/*TRUE*/：表示该#if句为逻辑假。

         注意，若某文件“期望”出现/*TRUE*/ 标记(如#ifndef <头文件宏>)但未出现，则该文件很可能并未编译——可用于甄别无用的文件。

        【脚本示例】文件布局如下：

     

         其中，AddWarnsEx.py对源代码添加预编译头#warning。

     1 #!/usr/bin/python
 2 # -*- coding: utf-8 -*-
 3 
 4 import os, re
 5 
 6 
 7 CodeDirName = r"E:ValidMacroExample"
 8 
 9 def AddWarnToFile(strPath):
10     OrigFd = open(strPath)
11     BackFd = open(strPath+"b", 'w+')
12 
13     OrigLineNo = 0;
14     while(1):
15         CurCodeLine = OrigFd.readline()
16         OrigLineNo = OrigLineNo + 1
17         if(len(CurCodeLine) == 0):
18             break;
19 
20         BackFd.write(CurCodeLine)
21         MacthRes = re.compile(".*#s*(el|if).*").match(CurCodeLine)
22         if MacthRes != None:
23             InsertCodeLine = "#warning Reach code " + '<File:'+strPath +'>'+ '<Line:'+str(OrigLineNo)+'>' + "
";
24             BackFd.write(InsertCodeLine)
25         
26     OrigFd.close()
27     BackFd.close()
28     return
29 
30     
31 def SwapFileStatus(strPath):
32     os.rename(strPath, strPath+'t')
33     os.rename(strPath+'b', strPath)
34     os.rename(strPath+'t', strPath+'b')
35     return
36 
37 
38 def DirTravel(DirPath):
39 
40     #遍历目录中的文件
41     if os.path.isdir(DirPath) == True:
42         FileList = os.listdir(DirPath)
43     else:
44         FileList = [os.path.basename(DirPath)]
45 
46     if FileList != []:
47         for File in FileList:
48             #检查目录名或文件名
49             if os.path.isdir(DirPath) == True:
50                 FilePath = DirPath + os.sep + File
51             else:
52                 FilePath = DirPath
53 
54             #文件类型为目录,递归
55             if os.path.isdir(FilePath) == True:
56                 DirTravel(FilePath)
57                 continue
58 
59             #识别C文件和H文件
60             SplitList = File.split('.')
61             #忽略无后缀名的文件
62             if len(SplitList) < 2:
63                 continue
64             FileType = SplitList[-1]
65             if FileType == 'c' or FileType == 'h':
66                 AddWarnToFile(FilePath)
67                 SwapFileStatus(FilePath)
68     return
69 
70 
71 DirTravel(CodeDirName)
    AddWarnsEx

         ChkMacrosEx.py分析编译结果并标记为真的#if语句。

     1 #!/usr/bin/python
 2 # -*- coding: utf-8 -*-
 3 
 4 
 5 import os, re
 6 
 7 CodeDirName = r"E:ValidMacroExample"
 8 WarnFileName = CodeDirName + r"Warns.txt"
 9 
10 
11 def RestoreFileStatus(strPath):
12     os.remove(strPath)
13     os.rename(strPath+'b', strPath)
14     return
15 
16 
17 def ValidMacroInFile():
18     Fd = open(WarnFileName, 'r')
19 
20     while(1):
21         CurCodeLine = Fd.readline()
22         if(len(CurCodeLine) == 0):
23             break;
24 
25         MacthRes = re.compile(".*#warning.*<File:(.*)><Line:(d+)>").match(CurCodeLine)
26         if MacthRes != None:
27             #根据编译警告信息打开相应的源文件(MacthRes.group(1))，修改相应行(MacthRes.group(2))
28             #全文读入，修改一行，全文写入。同一文件内多行#warning时，效率较低
29             SrcFd = open(MacthRes.group(1), 'r')
30             FileLines = SrcFd.readlines()
31             ModLineNo = int(MacthRes.group(2))-1
32             FileLines[ModLineNo] = "/*TRUE*/ " + FileLines[ModLineNo]
33             SrcFd.close()
34 
35             SrcFd = open(MacthRes.group(1), 'w')
36             SrcFd.writelines(FileLines)
37             SrcFd.close()
38         
39     Fd.close()
40     return
41 
42 
43 def RemoveBackFile(DirPath):
44 
45     #遍历目录中的文件
46     if os.path.isdir(DirPath) == True:
47         FileList = os.listdir(DirPath)
48     else:
49         FileList = [os.path.basename(DirPath)]
50 
51     if FileList != []:
52         for File in FileList:
53             #检查目录名或文件名
54             if os.path.isdir(DirPath) == True:
55                 FilePath = DirPath + os.sep + File
56             else:
57                 FilePath = DirPath
58 
59             #文件类型为目录,递归
60             if os.path.isdir(FilePath) == True:
61                 RemoveBackFile(FilePath)
62                 continue
63 
64             #识别C文件和H文件
65             SplitList = File.split('.')
66             #忽略无后缀名的文件
67             if len(SplitList) < 2:
68                 continue
69             FileType = SplitList[-1]
70             if FileType == 'c' or FileType == 'h':
71                 RestoreFileStatus(FilePath)
72                 #os.remove(FilePath)
73     return
74 
75 
76 RemoveBackFile(CodeDirName)
77 ValidMacroInFile()
    ChkMacrosEx

         Macro.c等为待处理的C源文件。

     1 //Macro.c(dir1)
 2 #define BCM_BONDING_ENABLED
 3 #define BCM_ENABLED
 4 
 5 #ifdef BCM_BONDING_ENABLED
 6       CodeLine1;
 7 #endif
 8 
 9 #ifdef BCM_DISABLED
10       CodeLine2;
11 #elif defined BCM_ENABLED
12       CodeLine3;
13 #else
14       #error Defination of BCM_DISABLED or BCM_ENABLED is Required!
15 #endif
16 
17 #ifdef BCM_TEST
18       CodeLine4;
19 #else
20       CodeLine5;
21 #endif
22 
23 
24 //Macro1.c(dir2)
25 #define BCM_BONDING_ENABLED
26 #define BCM_ENABLED
27 
28 #ifdef BCM_BONDING_ENABLED
29       CodeLine4;
30 #endif
31 
32 #ifdef BCM_ENABLED
33       CodeLine8;
34 #endif
35 
36 
37 //Macro2.c(dir2)
38 #define BCM_ENABLED
39 
40 #ifdef BCM_VECTOR_ENABLED
41       CodeLine4;
42 #endif
43 
44 #ifdef BCM_ENABLED
45       CodeLine8;
46 #endif
    Macros

         Warns.txt为编译结果(暂以模拟内容代替)。

    1 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir1Macro.c><Line:4>
2 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir1Macro.c><Line:10>
3 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir1Macro.c><Line:18>
4 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir2Macro1.c><Line:4>
5 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir2Macro1.c><Line:8>
6 #warning Reach code <File:E:ValidMacroExampledir2Macro2.c><Line:7>
    Warns

         根据实际情况调整代码路径(当前为E:ValidMacroExample)后，按如下步骤运行：

         1. 执行AddWarnsEx.py，生成添加#warning后的代码文件f.c(h)及其备份f.cb(hb)。

         2. 编译处理后的代码文件f.c(h)，将编译结果重定向到Warns.txt内。

         3. 执行ChkMacrosEx.py，生成添加/*TRUE*/的代码文件，并自动删除备份文件。

         将Python脚本内待处理代码路径修改为xDsl模块路径后，即可用于实际工程代码的精简。经过处理的实际代码片段截图如下：

         更进一步，可分析处理后的/*TRUE*/标记，自动删除未编译的代码段，但需要严密的语法分析。此外，目前的脚本实现未考虑执行效率。因时间精力有限，暂时不予改进。     

    三  效果评价

         清理目录和代码后，比较完整代码(Full)和精简代码(Lite)的规模如下：

    版本

    代码量(行)

    系数

    Full

    9,024,746

    1

    Lite

    221,964

    0.0246

         可见，Lite代码行数约为Full代码的2%(考虑到BCM芯片SDK后续可能更新，为便于同步相应代码未做精简)。编译后经验证，可正常配置和查询。
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