Linux C++程序进行性能分析工具gprof使用入门

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mob60475700473b 2015-03-13 17:10:00

文章标签 C/C++ g++ 性能分析软件测试 linux 文章分类 C/C++ 后端开发

性能分析工具

软件的性能是软件质量的重要考察点，不论是在线服务程序还是离线程序，甚至是终端应用，性能都是用户体验的关键。这里说的性能重大的范畴来讲包括了性能和稳定性两个方面，我们在做软件测试的时候也是要重点测试版本的性能表现和稳定性的。对于软件测试过程中发现的性能问题，如何定位有很多的方法。基本的方法可能是开发者对代码进行review，或者是使用一些工具对代码进行性能分析。常见的性能分析tuning工具有哪些呢？下面两篇文章做了详细的总结：

在我工作中主要是关于Linux C++程序代码的性能分析，gprof是可用于Linux C++代码性能profiling的工具之一，本文主要讲讲我对gprof的学习和使用过程。

Gprof的基本原理

gprof能够让你知道你的代码哪些地方是比较耗时的，哪些函数是被调用次数很多的，并且能够让你一目了然的看到函数与函数之间的调用关系。gprof是gcc/g++编译器支持的一种性能诊断工具。只要在编译时加上-pg选项，编译器就会在编译程序时在每个函数的开头加一个mcount函数调用，在每一个函数调用之前都会先调用这个mcount函数，在mcount中会保存函数的调用关系图和函数的调用时间和被调次数等信息。最终在程序退出时保存在gmon.out文件中，需要注意的是程序必须是正常退出或者通过exit调用退出，因为只要在exit（）被调用时才会触发程序写gmon.out文件。

那么，gprof的使用方法主要以下三步：

会用-pg参数编译程序
运行程序，并正常退出
查看gmon.out文件

Gprof使用实例

#include<iostream>
using namespace std;
int add(int a, int b)
{
return a+b;
}
int sub(int a, int b)
{
return a-b;
}
int call ()
{
std::cout << add(1,2) << std::endl;
std::cout << sub(2,4) << std::endl;
}
int main()
{
int a=1, b=2;
cout << add(a,b) << endl;
for (int i=0; i<10000; i++)
call();
return 0;
}

使用g++编译并加上-pg参数：

g++ -o hello hello_grof.cpp -pg -g

得到可执行文件，我们可以使用readelf查看一下它的符号表里和没有-pg时编译的有啥不同：readelf -r ./hello和readelf -r ./hello_normal得出的结果对比。

Linux C++程序进行性能分析工具gprof使用入门_软件测试

左边为有-pg参数编译的结果。可以看出多了三个函数符号_mcount, __monstartup, _mcleanup都是和gprof相关的调用。

使用gdb调试hello程序，在mcount函数中打断点也可以看到其调用关系，在add函数执行前先调用mcount函数：

接下来运行程序./hello，会在当前目录下生成gmon.out文件。使用gprof查看文件信息：

gprof -b ./hello gmon.out

得到如下输出：

Flat profile:
Each sample counts as 0.01 seconds.
no time accumulated
% cumulative self self total
time seconds seconds calls Ts/call Ts/call name
0.00 0.00 0.00 10001 0.00 0.00 add(int, int)
0.00 0.00 0.00 10000 0.00 0.00 sub(int, int)
0.00 0.00 0.00 10000 0.00 0.00 call()
0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 global constructors keyed to _Z3addii
0.00 0.00 0.00 1 0.00 0.00 __static_initialization_and_destruction_0(int, int)
Call graph
granularity: each sample hit covers 2 byte(s) no time propagated
index % time self children called name
0.00 0.00 1/10001 main [7]
0.00 0.00 10000/10001 call() [10]
[8] 0.0 0.00 0.00 10001 add(int, int) [8]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 10000/10000 call() [10]
[9] 0.0 0.00 0.00 10000 sub(int, int) [9]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 10000/10000 main [7]
[10] 0.0 0.00 0.00 10000 call() [10]
0.00 0.00 10000/10001 add(int, int) [8]
0.00 0.00 10000/10000 sub(int, int) [9]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 1/1 __do_global_ctors_aux [13]
[11] 0.0 0.00 0.00 1 global constructors keyed to _Z3addii [11]
0.00 0.00 1/1 __static_initialization_and_destruction_0(int, int) [12]
-----------------------------------------------
0.00 0.00 1/1 global constructors keyed to _Z3addii [11]
[12] 0.0 0.00 0.00 1 __static_initialization_and_destruction_0(int, int) [12]
-----------------------------------------------
Index by function name
[11] global constructors keyed to _Z3addii (hello_grof.cpp) [9] sub(int, int) [10] call()
[8] add(int, int) [12] __static_initialization_and_destruction_0(int, int) (hello_grof.cpp)