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性能优化之性能分析工具gprof

Gprof 是一个 Unix 应用程序性能分析工具。

gprof 概述

Profiling 可以使我们看到程序运行时程序的调用关系、函数的消耗时长等。这些信息可以使我们了解程序中那块代码耗时高于预期。

使用 Profiling 主要包括如下三步：

  • 编译链接程序时要使能 profiling 。

  • 执行编译处的可执行文件，产生 profile 数据文件。

  • 使用 gpro 分析 profile 数据。

根据产生的 profile ，可以产生各种不同实行的分析输出。如 The Flat Profile、The Call Graph、The Annotated Source Listing。

gprof 示例代码

示例分析：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

void fun2()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int sum = 0;
    for(i = 0; i < 1024; i++)
        for(j = 0; j < 10240; j++)
            sum = i + j;
}

void fun1()
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int sum = 0;
    int index = 0;

    for(index = 0; index < 4; index++)
        fun2();
    for(i = 0; i < 2048*2; i++)
        for(j = 0; j < 1024; j++)
            sum = i + j;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    int index = 0;
    for(index = 0; index < 3; index++)
        fun1();

    exit(1)
}

编译，注意要添加-pg选项，这样才能与后面的 gprof 结合使用。

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gcc -pg -o test test.c

执行, 执行完毕后，会生成 gmon.out 文件，用于性能分析的文件。

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./test

分析, 使用 gprof 分析。

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gprof test gmon.out > analysis.txt

此时生成的分析文件 analysis.txt 中有两种形式的分析数据。

Flat Profile 示例图

Flat Profile 如图：

标注 释义
%time 每个函数占用的时间比例，所有函数占比和为100%
cumulative seconds 函数及其调用函数执行累计占用时间
self seconds 单独函数执行累计占用时间
calls 函数调用次数
self ms/call 每次调用函数花费的时间,单位毫秒, 不包含调用函数运行的时间
total ms/call 每次调用函数花费的时间,单位毫秒,包括调用函数运行的时间
name 函数名称

Call Graph 示例图

Call Graph 如图：

标注 释义
index 每个函数第一次出现时分配一个编号，根据编号可以方便查找函数的具体分析数据
%time 函数以及调用子函数所占用的总运行时间的百分比
self 函数的总运行时间
children 子函数执行的总时间
called 函数被调用的次数，不包括递归调用
name 函数名称, name 列中，可查看函数之间的调用关系

参考资料

  1. Performance Analysis Tools
  2. GNU gprof