调试技巧之 :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下常用的性能工具就是跟gcc一起的gprof。来个例子程序：

#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，好烂的程序啊。我们现在要通过gprof找出这个程序运行时cpu都用来干什么了。

要启用gprof很简单，gcc编译的时候带上-pg参数即可：

gcc -g -pg test.c -o test

 

下面运行./test。运行完我们可以看到目录下多了个gmon.out的文件。这就是gprof的日志，里面记录了程序运行cpu的使用信息。打开看看？杯具，二进制文件，我们人类看不懂。。。我们要运行下面的命令生成报表：

gprof ./test > report.txt

 

打开report.txt，我们可以看到两张表。

第一张：

Flat profile:

 

Each sample counts as 0.01 seconds.

  %   cumulative   self              self     total

time   seconds   seconds    calls  ns/call  ns/call  name

56.25      0.32     0.32  1000000   315.00   315.00  f3

33.04      0.50     0.18  1000000   185.00   185.00  f2

10.71      0.56     0.06  1000000    60.00    60.00  f1

 

这就是每个函数占用cpu的时间以及百分比了。我们可以很明显的看到f1()、f2()和f3()所用的时间关系。很准确。

第二张表式函数调用表，描述了函数调用的相互关系：

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]

-----------------------------------------------

 

 

仔细看吧。

下面介绍个更给力的工具来生成报表（其实是图）——gprof2dot：http://code.google.com/p/jrfonseca/wiki/Gprof2Dot。

接着上面的report.txt，执行下面命令：

gprof2dot report.txt > test.dot

 

dot -Tpng -o test.png

 

第一句的意思是将报表转化为dot文件（graphviz http://www.graphviz.org/图像文件格式）。第二句的意思是将这个文件再转为png格式。好吧现在用图像软件打开吧：

不用解释了吧。调用次数/本身所花cpu时间/调用的函数所花时间 一目了然！

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atexit

　　函数名: atexit

 

　　头文件:#include<stdlib.h>

 

　　功 能: 注册终止函数(即main执行结束后调用的函数)

 

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

 

　　注意：按照ISO C的规定，一个进程可以登记多达32个函数，这些函数将由exit自动调用。atexit（）注册的函数类型应为不接受任何参数的void函数,exit调用这些注册函数的顺序与它们 登记时候的顺序相反。同一个函数如若登记多次，则也会被调用多次。

 

　　程序例:

 

　　#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;

 

　　}

 

　　输出：

 

　　Exit function #2 called

 

　　Exit function #1 called

 

　　进程的终止方式：

 

　　有8种方式使进程终止，其中前5种为正常终止，它们是

 

　　1：从 main 返回

 

　　2：调用 exit

 

　　3：调用 _exit 或 _Exit

 

　　4：最后一个线程从其启动例程返回

 

　　5：最后一个线程调用 pthread_exit

 

　　异常终止有3种，它们是

 

　　6：调用 abort

 

　　7：接到一个信号并终止

 

　　8：最后一个线程对取消请求做出响应

 

　　#include <stdlib.h?

 

　　void exit (int status);

 

　　void _Exit (int status);

 

　　#include <unistd.h>

 

　　void _exit (status);

 

　　其中调用 _exit，_Exit 都不会调用终止程序

 

　　异常终止也不会。

 

 

SIGHUP     终止进程     终端线路挂断
SIGINT     终止进程     中断进程
SIGQUIT   建立CORE文件终止进程，并且生成core文件
SIGILL   建立CORE文件       非法指令
SIGTRAP   建立CORE文件       跟踪自陷
SIGBUS   建立CORE文件       总线错误
SIGSEGV   建立CORE文件       段非法错误
SIGFPE   建立CORE文件       浮点异常
SIGIOT   建立CORE文件       执行I/O自陷
SIGKILL   终止进程     杀死进程
SIGPIPE   终止进程     向一个没有读进程的管道写数据
SIGALARM   终止进程     计时器到时
SIGTERM   终止进程     软件终止信号
SIGSTOP   停止进程     非终端来的停止信号
SIGTSTP   停止进程     终端来的停止信号
SIGCONT   忽略信号     继续执行一个停止的进程
SIGURG   忽略信号     I/O紧急信号
SIGIO     忽略信号     描述符上可以进行I/O
SIGCHLD   忽略信号     当子进程停止或退出时通知父进程
SIGTTOU   停止进程     后台进程写终端
SIGTTIN   停止进程     后台进程读终端
SIGXGPU   终止进程     CPU时限超时
SIGXFSZ   终止进程     文件长度过长
SIGWINCH   忽略信号     窗口大小发生变化
SIGPROF   终止进程     统计分布图用计时器到时
SIGUSR1   终止进程     用户定义信号1
SIGUSR2   终止进程     用户定义信号2
SIGVTALRM 终止进程     虚拟计时器到时

1) SIGHUP 本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控 
制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端 
不再关联. 
2) SIGINT 程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出 
3) SIGQUIT 和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-)来控制. 进程在因收到 
SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信 
号. 
4) SIGILL 执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行 
数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号. 
5) SIGTRAP 由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用. 
6) SIGABRT 程序自己发现错误并调用abort时产生. 
6) SIGIOT 在PDP-11上由iot指令产生, 在其它机器上和SIGABRT一样. 
7) SIGBUS 非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错. eg: 访问一个四个字长 
的整数, 但其地址不是4的倍数. 
8) SIGFPE 在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢 
出及除数为0等其它所有的算术的错误. 
9) SIGKILL 用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞, 处理和忽略. 
10) SIGUSR1 留给用户使用 
11) SIGSEGV 试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据. 
12) SIGUSR2 留给用户使用 
13) SIGPIPE Broken pipe 
14) SIGALRM 时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该 
信号. 
15) SIGTERM 程序结束(terminate)信号, 与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和 
处理. 通常用来要求程序自己正常退出. shell命令kill缺省产生这 
个信号. 
17) SIGCHLD 子进程结束时, 父进程会收到这个信号. 
18) SIGCONT 让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用 
一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的 
工作. 例如, 重新显示提示符 
19) SIGSTOP 停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别: 
该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略. 
20) SIGTSTP 停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时 
(通常是Ctrl-Z)发出这个信号 
21) SIGTTIN 当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN 
信号. 缺省时这些进程会停止执行. 
22) SIGTTOU 类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到. 
23) SIGURG 有"紧急"数据或out-of-band数据到达socket时产生. 
24) SIGXCPU 超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/ 
改变 
25) SIGXFSZ 超过文件大小资源限制. 
26) SIGVTALRM 虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间. 
27) SIGPROF 类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的 
时间. 
28) SIGWINCH 窗口大小改变时发出. 
29) SIGIO 文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作. 
30) SIGPWR Power failure 

有两个信号可以停止进程:SIGTERM和SIGKILL。 SIGTERM比较友好，进程能捕捉这个信号，根据您的需要来关闭程序。在关闭程序之前，您可以结束打开的记录文件和完成正在做的任务。在某些情况下，假如进程正在进行作业而且不能中断，那么进程可以忽略这个SIGTERM信号。

对于SIGKILL信号，进程是不能忽略的。这是一个 “我不管您在做什么,立刻停止”的信号。假如您发送SIGKILL信号给进程，Linux就将进程停止在那里。

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1 ）一般gprof只能查看用户函数信息。如果想查看库函 数的信息，需要在编译是再加入“-lc_p”编 译参数代替“-lc”编译参数，这样程序会链接libc_p.a库， 才可以产生库函数的profiling信息。
2） gprof只能在程序正常结束退出之后才 能生成程序测评报告，原因是gprof通过在atexit()里 注册了一个函数来产生结果信息，任何非正常退出都不会执行atexit()的动作，所以不会产生gmon.out文件。如果你的程序是一个不会退出的服务程序，那就只有修改代码来达到目的。如果不想改变程 序的运行方式，可以添加一个信号处理函数解决问题（这样对代码修改最少），例如：
static void sighandler( int sig_no )   
{   
exit(0);   
}   
signal( SIGUSR1, sighandler )；
当使用kill -USR1 pid 后，程序退出，生成gmon.out文件。