程序分析工具gprof介绍
程序分析工具不同于调试器，它只产生程序运行时某些函数的调用次数、执行时间等等宏观信息，而不是每条语句执行时的详细信息。Gprof是Linux下一个强有力的程序分析工具。对于C、Pascal或者Fortran77语言的程序，它能够以“日志”的形式记录程序运行时的统计信息：程序运行中各个函数消耗的时间和函数调用关系，以及每个函数被调用的次数等等。从而可以帮助程序员找出众多函数中耗时最多的函数，也可以帮助程序员分析程序的运行流程。相信这些功能对于分析开源代码的程序员来说，有着相当大的诱惑力。
用gprof分析程序
用gprof对程序进行分析主要分以下三个步骤：
l 用编译器对程序进行编译，加上-pg参数。
l 运行编译后的程序。
l 用gprof命令查看程序的运行时信息。
先以一个简单的例子演示一下吧。随便找一个能够运行的程序的源代码，比如下面的文件test.c：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
static void my_print (char *);
static void my_print2 (char *);
main ()
{
char my_string[] = "hello world!";
my_print (my_string);
my_print2 (my_string);
my_print (my_string);
}
void count_sum()
{
int i,sum=0;
for(i=0; i<1000000; i++)
sum += i;
}
void my_print (char *string)
{
count_sum();
printf ("The string is %s ", string);
}
void my_print2 (char *string)
{
char *string2; int size, i,sum =0; count_sum();
size = strlen (string);
string2 = (char *) malloc (size + 1);
for (i = 0; i < size; i++)
string2[size -1 - i] = string[i]; string2[size] =' ';
for(i=0; i<5000000; i++)
sum += i;
printf ("The string printed backward is %s ", string2);
}
首先，用以下命令进行编译：
[root@localhost]#gcc –o test –pg test.c
然后，运行可执行文件test.
[root@localhost]#./test
运行后，在当前目录下将生成一个文件gmon.out，这就是gprof生成的文件，保存有程序运行期间函数调用等信息。
最后，用gprof命令查看gmon.out保存的信息：
[root@localhost]#gprof test gmon.out –b
这样就有一大堆信息输出到屏幕上，有函数执行单间，函数调用关系图等等，如下：
也可以使用命令$ gprof hello | more
以上介绍了gprof最简单的使用方法，下面针对其使用过程中的三个步骤详细说明。
编译和链接
上面的例子中，程序比较简单，只有一个文件。如果源代码有多个文件，或者代码结构比较复杂，编译过程中先生成若干个目标文件，然后又由链接器将这些目标文件链接到一起，这时该怎么使用gprof呢？
对于由多个源文件组成的程序，编译时需要在生成每个.o文件的时候加上-pg参数，同时在链接的时候也要加上-pg参数。对于链接器不是GCC的情况，如ld，又有特殊的要求。
同时，-pg参数只能记录源代码中各个函数的调用关系，而不能记录库函数的调用情况。要想记录每个库函数的调用情况，链接的时候必须指定库函数的动态（或者静态）链接库libc_p.a，即加上-lc_p，而不是-lc。
还要说明的是，如果有一部分代码在编译时指定了-pg参数，而另一部分代码没有指定，则生成的gmon.out文件中将缺少一部分函数，也没有那些函数的调用关系。但是并不影响gprof对其它函数进行记录。
运行
编译好的程序运行时和运行一般的程序没有什么不同，只是比正常的程序多生成了一个文件gmon.out。注意，这个文件名是固定的，没法通过参数的设置进行改变。如果程序目录中已经有一个gmon.out，则它会被新的gmon.out覆盖掉。
关于生成的gmon.out文件所在的目录，也有以下约定：程序退出时所运行的文件所在目录就是生成的gmon.out文件所在的目录。如果一个程序执行过程中调用了另一个程序，并在另一个程序的运行中终止，则gmon.out会在另一个程序所在的目录中生成。
还有一点要注意的就是当程序非正常终止时不会生成gmon.out文件，也因此就没法查看程序运行时的信息。只有当程序从main函数中正常退出，或者通过系统调用exit()函数而退出时，才会生成gmon.out文件。而通过底层调用如_exit()等退出时不会生成gmon.out。
查看
查看程序运行信息的命令是gprof，它以gmon.out文件作为输入，也就是将gmon.out文件翻译成可读的形式展现给用户。其命令格式如下：
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，而如果省略了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：
l -b 不再输出统计图表中每个字段的详细描述。
l -p 只输出函数的调用图（Call graph的那部分信息）。
l -q 只输出函数的时间消耗列表。
l -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。
l -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。
l -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。
l -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。
l -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）。
不过,gprof不能显示对象之间的继承关系,这也是它的弱点.
gprof 实现原理：
gprof并不神奇，在编译和链接程序的时候（使用 -pg 编 译和链接选项），gcc 在你应用程序的每个函数中都加入了一个名为mcount（or“_mcount”, or“__mcount”） 的函数，也就是说-pg编译的应用程序里的每一个函数都会调用mcount, 而mcount会在内存中保存一张函数 调用图，并通过函数调用堆栈的形式查找子函数和父函数的地址。这张调用图也保存了所有与函数相关的调用时间，调用次数等等的所有信息。