用gprof分析程序性能

Gprof功能：打印出程序运行中各个函数消耗的时间，可以帮助程序员找出众多函数中耗时最多的函数。产生程序运行时候的函数调用关系，包括调用次数，可以帮助程序员分析程序的运行流程。
有了函数的调用关系，这会让开发人员大大提高工作效率，不用费心地去一点点找出程序的运行流程，这对小程序来说可能效果不是很明显，但对于有几万，几十万代码量的工程来说，效率是毋庸置疑的！而且这个功能对于维护旧代码或者是分析Open Source来说那是相当诱人的，有了调用图，对程序的运行框架也就有了一个大体了解，知道了程序的“骨架“，分析它也就不会再那么茫然，尤其是对自己不熟悉的代码和Open Source。费话不多说了，让我们开始我们的分析之旅吧！

Gprof 实现原理：
通过在编译和链接你的程序的时候（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” , 依赖于编译器或操作系统)的函数，也就是说你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。

Gprof基本用法：
1． 使用 -pg 编译和链接你的应用程序。

2． 执行你的应用程序使之生成供gprof 分析的数据。

3． 使用gprof 程序分析你的应用程序生成的数据。

Gprof 简单使用：
让我们简单的举个例子来看看Gprof是如何使用的。
1．打开linux终端。新建一个test.c文件，并生用-pg 编译和链接该文件。 test.c 文件内容如下：

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"

void a(){
  printf("\t\t+---call a() function\n");
}

void c(){
  printf("\t\t+---call c() function\n");
}

int b(){
printf("\t+--- call b() function\n");
a();
c();
return 0;
}

int main(){
  printf(" main() function()\n");
  b();
}

命令行里面输入下面命令，没加-c选项，gcc 会默认进行编译并链接生成a.out：

[linux /home/test]$gcc -pg test.c

如果没有编译错误，gcc会在当前目录下生成一个a.out文件，当然你也可以使用 –o 选项给生成的文件起一个别的名字，像 gcc –pg test.c –o test , 则gcc会生成一个名为test的可执行文件,在命令行下输入[linux /home/test]$./test , 就可以执行该程序了，记住一定要加上 ./ 否则程序看上去可能是执行，可是什么输出都没有。

2．执行你的应用程序使之生成供gprof 分析的数据。  命令行里面输入:

[linux /home/test]$a.out
main() function()
+--- call b() function
+---call a() function
+---call c() function
[linux /home/test]$

你会在当前目录下看到一个gmon.out 文件， 这个文件就是供gprof 分析使用的。

3．使用gprof 程序分析你的应用程序生成的数据。
命令行里面输入:

[linux /home/test]$ gprof -b a.out gmon.out | less

由于gprof输出的信息比较多，这里使用了 less 命令，该命令可以让我们通过上下方向建查看gprof产生的输出，| 表示gprof -b a.out gmon.out 的输出作为 less的输入。下面是我从gprof输出中摘抄出的与我们有关的一些详细信息。

%     cumulative    self              self     total
time   seconds     seconds    calls  Ts/call  Ts/call  name
0.00      0.00     0.00        1     0.00     0.00  a
0.00      0.00     0.00        1     0.00     0.00  b
0.00      0.00     0.00        1     0.00     0.00  c

Call graph

granularity: each sample hit covers 4 byte(s) no time propagated

index % time    self  children    called     name
0.00    0.00       1/1           b [2]
[1]      0.0    0.00    0.00       1         a [1]
-----------------------------------------------
0.00    0.00       1/1           main [10]
[2]      0.0    0.00    0.00       1         b [2]
0.00    0.00       1/1           a [1]
0.00    0.00       1/1           c [3]
-----------------------------------------------
0.00    0.00       1/1           b [2]
[3]      0.0    0.00    0.00       1         c [3]

从上面的输出我们能明显的看出来，main 调用了 b 函数， 而b 函数分别调用了a 和 c 函数。由于我们的函数只是简单的输出了一个字串，故每个函数的消耗时间都是0 秒。

     这是debug使用，发布时一定要去掉-pg选项，不然严重影响性能。