調試技巧之 :gprof & gprof2dot

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http://baobaoyangzhou.blog.163.com/blog/static/117831250201241232756488/

http://wenku.baidu.com/view/5e5438186bd97f192279e964.html

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linux下常用的效能工具就是跟gcc一起的gprof。來個例子程式：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h> void f1() {  int i;  int *p;  for (i = 0; i < 10; i++) {    p = malloc(sizeof(int));    *p = 10;    free(p);  }} void f2() {  int i;  int *p;  for (i = 0; i < 20; i++) {    p = malloc(sizeof(int));    *p = 10;    free(p);  }} void f3() {  int i;  int *p;  for (i = 0; i < 30; i++) {    p = malloc(sizeof(int));    *p = 10;    free(p);  }} int main() {  int i;   for (i = 0; i < 1000000; i++) {    f1();    f2();    f3();  }   return 0;}

 

哈哈，好爛的程式啊。我們現在要通過gprof找出這個程式運行時cpu都用來幹什麼了。

要啟用gprof很簡單，gcc編譯的時候帶上-pg參數即可：

gcc -g -pg test.c -o test

 

下面運行./test。運行完我們可以看到目錄下多了個gmon.out的檔案。這就是gprof的日誌，裡面記錄了程式運行cpu的使用資訊。開啟看看？杯具，二進位檔案，我們人類看不懂。。。我們要運行下面的命令產生報表：

gprof ./test > report.txt

 

開啟report.txt，我們可以看到兩張表。

第一張：

Flat profile: Each sample counts as 0.01 seconds.  %   cumulative   self              self     totaltime   seconds   seconds    calls  ns/call  ns/call  name56.25      0.32     0.32  1000000   315.00   315.00  f333.04      0.50     0.18  1000000   185.00   185.00  f210.71      0.56     0.06  1000000    60.00    60.00  f1

 

這就是每個函數佔用cpu的時間以及百分比了。我們可以很明顯的看到f1()、f2()和f3()所用的時間關係。很準確。

第二張表式函數調用表，描述了函數調用的相互關係：

granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 1.79% of 0.56 seconds index % time    self  children    called     name                                                 <spontaneous>[1]    100.0    0.00    0.56                 main [1]                0.32    0.00 1000000/1000000     f3 [2]                0.18    0.00 1000000/1000000     f2 [3]                0.06    0.00 1000000/1000000     f1 [4]-----------------------------------------------                0.32    0.00 1000000/1000000     main [1][2]     56.2    0.32    0.00 1000000         f3 [2]-----------------------------------------------                0.18    0.00 1000000/1000000     main [1][3]     33.0    0.18    0.00 1000000         f2 [3]-----------------------------------------------                0.06    0.00 1000000/1000000     main [1][4]     10.7    0.06    0.00 1000000         f1 [4]-----------------------------------------------

 

 

仔細看吧。

下面介紹個更給力的工具來產生報表（其實是圖）——gprof2dot：http://code.google.com/p/jrfonseca/wiki/Gprof2Dot。

接著上面的report.txt，執行下面命令：

gprof2dot report.txt > test.dot dot -Tpng -o test.png

 

第一句的意思是將報錶轉化為dot檔案（graphviz http://www.graphviz.org/影像檔格式）。第二句的意思是將這個檔案再轉為png格式。好吧現在用映像軟體開啟吧：

不用解釋了吧。調用次數/本身所花cpu時間/調用的函數所花時間 一目瞭然！

atexit

　　函數名: atexit

 

　　標頭檔:#include<stdlib.h>

 

　　功 能: 註冊終止函數(即main執行結束後調用的函數)

 

　　用 法: int atexit(void (*func)(void));

 

　　注意：按照ISO C的規定，一個進程可以登記多達32個函數，這些函數將由exit自動調用。atexit（）註冊的函數類型應為不接受任何參數的void函數,exit調用這些註冊函數的順序與它們 登記時候的順序相反。同一個函數如若登記多次，則也會被調用多次。

 

　　程式例:

 

　　#include <stdio.h>

 

　　#include <stdlib.h>

 

　　void exit_fn1(void)

 

　　{

 

　　printf("Exit function #1 called\n");

 

　　}

 

　　void exit_fn2(void)

 

　　{

 

　　printf("Exit function #2 called\n");

 

　　}

 

　　int main(void)

 

　　{

 

　　/* post exit function #1 */

 

　　atexit(exit_fn1);

 

　　/* post exit function #2 */

 

　　atexit(exit_fn2);

 

　　return 0;

 

　　}

 

　　輸出：

 

　　Exit function #2 called

 

　　Exit function #1 called

 

　　進程的終止方式：

 

　　有8種方式使進程終止，其中前5種為正常終止，它們是

 

　　1：從 main 返回

 

　　2：調用 exit

 

　　3：調用 _exit 或 _Exit

 

　　4：最後一個線程從其啟動常式返回

 

　　5：最後一個線程調用 pthread_exit

 

　　異常終止有3種，它們是

 

　　6：調用 abort

 

　　7：接到一個訊號並終止

 

　　8：最後一個線程對取消請求做出響應

 

　　#include <stdlib.h?

 

　　void exit (int status);

 

　　void _Exit (int status);

 

　　#include <unistd.h>

 

　　void _exit (status);

 

　　其中調用 _exit，_Exit 都不會調用終止程式

 

　　異常終止也不會。

  SIGHUP     終止進程     終端線路掛斷
SIGINT     終止進程     中斷進程
SIGQUIT   建立CORE檔案終止進程，並且產生core檔案
SIGILL   建立CORE檔案       非法指令
SIGTRAP   建立CORE檔案       跟蹤自陷
SIGBUS   建立CORE檔案       匯流排錯誤
SIGSEGV   建立CORE檔案       段非法錯誤
SIGFPE   建立CORE檔案       浮點異常
SIGIOT   建立CORE檔案       執行I/O自陷
SIGKILL   終止進程     殺死進程
SIGPIPE   終止進程     向一個沒有讀進程的管道寫資料
SIGALARM   終止進程     計時器到時
SIGTERM   終止進程     軟體終止訊號
SIGSTOP   停止進程     非終端來的停止訊號
SIGTSTP   停止進程     終端來的停止訊號
SIGCONT   忽略訊號     繼續執行一個停止的進程
SIGURG   忽略訊號     I/O緊急訊號
SIGIO     忽略訊號     描述符上可以進行I/O
SIGCHLD   忽略訊號     當子進程停止或退出時通知父進程
SIGTTOU   停止進程     後台進程寫終端
SIGTTIN   停止進程     後台進程讀終端
SIGXGPU   終止進程     CPU時限逾時
SIGXFSZ   終止進程     檔案長度過長
SIGWINCH   忽略訊號     視窗大小發生變化
SIGPROF   終止進程     統計分布圖用計時器到時
SIGUSR1   終止進程     使用者定義訊號1
SIGUSR2   終止進程     使用者定義訊號2
SIGVTALRM 終止進程     虛擬計時器到時

1) SIGHUP 本訊號在使用者終端串連(正常或非正常)結束時發出, 通常是在終端的控 
制進程結束時, 通知同一session內的各個作業, 這時它們與控制終端 
不再關聯. 
2) SIGINT 程式終止(interrupt)訊號, 在使用者鍵入INTR字元(通常是Ctrl-C)時發出 
3) SIGQUIT 和SIGINT類似, 但由QUIT字元(通常是Ctrl-)來控制. 進程在因收到 
SIGQUIT退出時會產生core檔案, 在這個意義上類似於一個程式錯誤信 
號. 
4) SIGILL 執行了非法指令. 通常是因為可執行檔本身出現錯誤, 或者試圖執行 
資料區段. 堆疊溢位時也有可能產生這個訊號. 
5) SIGTRAP 由斷點指令或其它trap指令產生. 由debugger使用. 
6) SIGABRT 程式自己發現錯誤並調用abort時產生. 
6) SIGIOT 在PDP-11上由iot指令產生, 在其它機器上和SIGABRT一樣. 
7) SIGBUS 非法地址, 包括記憶體位址對齊(alignment)出錯. eg: 訪問一個四個字長 
的整數, 但其地址不是4的倍數. 
8) SIGFPE 在發生致命的算術運算錯誤時發出. 不僅包括浮點運算錯誤, 還包括溢 
出及除數為0等其它所有的算術的錯誤. 
9) SIGKILL 用來立即結束程式的運行. 本訊號不能被阻塞, 處理和忽略. 
10) SIGUSR1 留給使用者使用 
11) SIGSEGV 試圖訪問未分配給自己的記憶體, 或試圖往沒有寫入權限的記憶體位址寫資料. 
12) SIGUSR2 留給使用者使用 
13) SIGPIPE Broken pipe 
14) SIGALRM 時鐘定時訊號, 計算的是實際的時間或時鐘時間. alarm函數使用該 
訊號. 
15) SIGTERM 程式結束(terminate)訊號, 與SIGKILL不同的是該訊號可以被阻塞和 
處理. 通常用來要求程式自己正常退出. shell命令kill預設產生這 
個訊號. 
17) SIGCHLD 子進程結束時, 父進程會收到這個訊號. 
18) SIGCONT 讓一個停止(stopped)的進程繼續執行. 本訊號不能被阻塞. 可以用 
一個handler來讓程式在由stopped狀態變為繼續執行時完成特定的 
工作. 例如, 重新顯示提示符 
19) SIGSTOP 停止(stopped)進程的執行. 注意它和terminate以及interrupt的區別: 
該進程還未結束, 只是暫停執行. 本訊號不能被阻塞, 處理或忽略. 
20) SIGTSTP 停止進程的運行, 但該訊號可以被處理和忽略. 使用者鍵入SUSP字元時 
(通常是Ctrl-Z)發出這個訊號 
21) SIGTTIN 當後台作業要從使用者終端讀資料時, 該作業中的所有進程會收到SIGTTIN 
訊號. 預設時這些進程會停止執行. 
22) SIGTTOU 類似於SIGTTIN, 但在寫終端(或修改終端模式)時收到. 
23) SIGURG 有"緊急"資料或out-of-band資料到達socket時產生. 
24) SIGXCPU 超過CPU時間資源限制. 這個限制可以由getrlimit/setrlimit來讀取/ 
改變 
25) SIGXFSZ 超過檔案大小資源限制. 
26) SIGVTALRM 虛擬時鐘訊號. 類似於SIGALRM, 但是計算的是該進程佔用的CPU時間. 
27) SIGPROF 類似於SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括該進程用的CPU時間以及系統調用的 
時間. 
28) SIGWINCH 視窗大小改變時發出. 
29) SIGIO 檔案描述符準備就緒, 可以開始進行輸入/輸出操作. 
30) SIGPWR Power failure 

有兩個訊號可以停止進程:SIGTERM和SIGKILL。 SIGTERM比較友好，進程能捕捉這個訊號，根據您的需要來關閉程式。在關閉程式之前，您可以結束開啟的記錄檔案和完成正在做的任務。在某些情況下，假如進程進行中作業而且不能中斷，那麼進程可以忽略這個SIGTERM訊號。

對於SIGKILL訊號，進程是不能忽略的。這是一個 “我不管您在做什麼,立刻停止”的訊號。假如您發送SIGKILL訊號給進程，Linux就將進程停止在那裡。

1）一般gprof只能查看使用者函數資訊。如果想查看庫函 數的資訊，需要在編譯是再加入“-lc_p”編 譯參數代替“-lc”編譯參數，這樣程式會連結libc_p.a庫， 才可以產生庫函數的profiling資訊。
2） gprof只能在程式正常結束退出之後才 能產生程式測評報告，原因是gprof通過在atexit()裡 註冊了一個函數來產生結果資訊，任何非正常退出都不會執行atexit()的動作，所以不會產生gmon.out檔案。如果你的程式是一個不會退出的服務程式，那就只有修改代碼來達到目的。如果不想改變程 序的運行方式，可以添加一個訊號處理函數解決問題（這樣對代碼修改最少），例如：
static void sighandler( int sig_no )   
{   
exit(0);   
}   
signal( SIGUSR1, sighandler )；
當使用kill -USR1 pid 後，程式退出，產生gmon.out檔案。