GNU gprof分析C性能
参考
gprof的简单使用-anthony1983-ChinaUnix博客
Top (GNU gprof) (sourceware.org)
c - Enable and disable gprof at runtime? - Stack Overflow
gprof——GNU性能分析工具 - feisky - 博客园 (cnblogs.com)
Linux性能优化gprof使用 - youxin - 博客园 (cnblogs.com)
gprof介绍
GNU分析工具gprof可以有用的测量程序的性能，它记录了调用每个函数的次数以及在每个函数上花费的时间。
从gprof的输出可以容易的看出占用大量运行时间的函数。提高程序运行速度应该首先集中在那些占据费时的函数上。
使用方式
gprof [可执行文件] [gmon.out文件] [其它参数]
方括号中的内容可以省略。如果省略了“可执行文件”，gprof会在当前目录下搜索a.out文件作为可执行文件；
如果省略了gmon.out文件，gprof也会在当前目录下寻找gmon.out。
其它参数可以控制gprof输出内容的格式等信息，最常用的参数如下：
-
-b：不再输出统计图表中每个字段的详细描述。
-
-p：只输出函数的调用图（Call graph的那部分信息）。
-
-q：只输出函数的时间消耗列表。
-
-e Name：不再输出函数Name 及其子函数的调用图（除非它们有未被限制的其它父函数）。可以给定多个 -e 标志。一个 -e 标志只能指定一个函数。
-
-E Name：不再输出函数Name 及其子函数的调用图，此标志类似于 -e 标志，但它在总时间和百分比时间的计算中排除了由函数Name 及其子函数所用的时间。
-
-f Name：输出函数Name 及其子函数的调用图。可以指定多个 -f 标志。一个 -f 标志只能指定一个函数。
-
-F Name：输出函数Name 及其子函数的调用图，它类似于 -f 标志，但它在总时间和百分比时间计算中仅使用所打印的例程的时间。可以指定多个 -F 标志。一个 -F 标志只能指定一个函数。-F 标志覆盖 -E 标志。
-
-z：显示使用次数为零的例程（按照调用计数和累积时间计算）。
使用步骤
- 使用gcc/g++编译时，加参数-pg，比如gcc -pg -o test test.c
- 运行编译好的程序test，程序会产生gmon.out文件
- 使用gprof工具分析gmon.out文件，gprof ./test gmon.out。
测试代码：
#include <stdio.h>
/* Computes the length of Collatz sequences */
unsigned int step(unsigned int x)
{
if (x % 2 == 0) {
return (x / 2);
} else {
return (3 * x + 1);
}
}
unsigned int nseq(unsigned int x0)
{
unsigned int i = 1, x;
if (x0 == 1 || x0 == 0)
return i;
x = step(x0);
while (x != 1 && x != 0) {
x = step(x);
i++;
}
return i;
}
int main(void)
{
unsigned int i, m = 0, im = 0;
for (i = 1; i < 500000; i++) {
unsigned int k = nseq(i);
if (k > m) {
m = k;
im = i;
printf("sequence length = %u for %u\n", m, im);
}
}
return 0;
}
编译、运行、测试：
$ gcc -pg -o gprof_test gprof_test.c
$ ./gprof_test
$ gprof ./gprof_test gmon.out -b
Flat profile:
Each sample counts as 0.01 seconds.
% cumulative self self total
time seconds seconds calls ns/call ns/call name
75.82 0.30 0.30 62135400 4.88 4.88 step
20.22 0.38 0.08 499999 161.76 768.35 nseq
2.53 0.39 0.01 frame_dummy
2.53 0.40 0.01 main
Call graph
granularity: each sample hit covers 2 byte(s) for 2.47% of 0.40 seconds
index % time self children called name
<spontaneous>
[1] 97.5 0.01 0.38 main [1]
0.08 0.30 499999/499999 nseq [2]
-----------------------------------------------
0.08 0.30 499999/499999 main [1]
[2] 95.0 0.08 0.30 499999 nseq [2]
0.30 0.00 62135400/62135400 step [3]
-----------------------------------------------
0.30 0.00 62135400/62135400 nseq [2]
[3] 75.0 0.30 0.00 62135400 step [3]
-----------------------------------------------
<spontaneous>
[4] 2.5 0.01 0.00 frame_dummy [4]
-----------------------------------------------
Index by function name
[4] frame_dummy [2] nseq
[1] main [3] step
测试结果
- % time：当前函数占总的运行时间的百分比
- cumulative seconds：函数和上列函数累计执行的时间，单位秒
- self seconds：函数本身执行的时间
- calls：函数被调用次数
- self ms/call：每一次调用花费在函数的时间
- total ms/call：每一次调用，花费在函数及其依赖函数的平均时间
- name：函数名
$ gprof ./gprof_test gmon.out -b
Flat profile:
Each sample counts as 0.01 seconds.
% cumulative self self total
time seconds seconds calls ns/call ns/call name
75.82 0.30 0.30 62135400 4.88 4.88 step
20.22 0.38 0.08 499999 161.76 768.35 nseq
2.53 0.39 0.01 frame_dummy
2.53 0.40 0.01 main
Call graph 信息解释：
- index：索引值
- % time：函数消耗时间占所有时间百分比
- Self：函数本身执行时间
- Children：执行子函数所用时间
- Called：被调用次数
- Name：函数名
index % time self children called name
<spontaneous>
[1] 97.5 0.01 0.38 main [1]
0.08 0.30 499999/499999 nseq [2]
-----------------------------------------------
0.08 0.30 499999/499999 main [1]
[2] 95.0 0.08 0.30 499999 nseq [2]
0.30 0.00 62135400/62135400 step [3]
-----------------------------------------------
0.30 0.00 62135400/62135400 nseq [2]
[3] 75.0 0.30 0.00 62135400 step [3]
-----------------------------------------------
<spontaneous>
[4] 2.5 0.01 0.00 frame_dummy [4]
-----------------------------------------------
Index by function name
[4] frame_dummy [2] nseq
[1] main [3] step
缺点
-
只能分析应用程序在运行过程中所消耗掉的用户时间，无法得到程序内核空间的运行时间。
查看内核空间运行时间的方式，可以使用time命令：
$ time ./test real 0m0.591s 实际运行时间 user 0m0.498s 用户态运行时间 sys 0m0.093s 内核态运行时间 -
分析的执行时间不包括由于挂起和阻塞的时间，所以对于有大量阻塞调用和休眠挂起的程序，使用gprof进行分析，并不能很好的分析出程序瓶颈的所在。gprof以固定的周期对程序运行时间进行采样测量，当程序挂起时，gprof不会对程序进行采样测量。
解决方式：如果只对某部分代码进行分析，可以在不需要进行分析的代码段调用moncontrol(0)关闭分析，然后在需要分析的代码段调用moncontrol(1)打开分析。extern void moncontrol(int); moncontrol(0); moncontrol(1); -
不支持动态库中的函数分析
