gprof是如何工作的？

Question

这是一个有点庞大的问题，所以我会提前道歉。我对gprof在技术层面上的工作方式感到好奇。我知道它是通过计时器完成的，但是为什么需要特别编译可执行文件才能进行性能分析呢？编译是否会导致为统计数据分配空间？

此外，定时是如何精确完成的？

- alexgolec

Answer 1

刚刚再次阅读了论文，让我试着解释一下。

假设它以100Hz的速度采样，除非进程因IO或其他原因被阻塞。每个样本记录PC，该PC位于某个函数中。该函数中的样本计数递增。

因此，在运行结束时，如果有（比如）1000个样本，那么总执行时间（仅CPU）为10秒。如果例程B记录了500个这些样本，则其总执行时间为总时间的1/2，即5秒。这是它的自身时间，因为PC在其中。这并不告诉平均执行时间多长。要知道这一点，需要知道它被调用的次数。还不包括在被调用者中花费的时间。

当使用-pg标志编译代码时，在每个例程的入口代码中插入了一个特殊的调用。它注意到进入例程B，并注意到它是从例程A的调用点调用的。有一个表，由该调用点索引，可以计算出该调用。因此，在最后，gprof可以告诉我们B被调用了多少次，其中有多少次来自A。

要获得B的平均自身时间，需要将其总自身时间除以它被调用的次数。

为了获得例程A的总累计时间（自身加上被调用的时间），gprof需要A的自身时间，加上它调用每个下属例程B的总次数，乘以B的平均累计时间。然后将该数字除以对A的总调用次数，以获取A的平均累计时间。

听起来很不错，直到递归进入图像，使其变得更加混乱。

这一切都非常聪明，正如作者所指出的那样，充满了注意事项。

- Mike Dunlavey

---

嗨，这个选项和-finstrument-functions选项有什么区别？ - Elinx

@elinx: -finstrument-functions 是 gcc选项（不是gprof），它允许您将编写的入口和退出函数放入编译器处理的每个例程中。它只会给出调用方和被调用方的地址，因此您需要进行一些后处理。如果您想进行计时，您需要找出如何进行计时。这离诊断性能问题还有很长的路要走。我在 这个短视频 中展示了一个简单的方法来实现。 - Mike Dunlavey

Answer 2

好的，这里有一个好的解释。同时，这也解释了统计分析。

基本上，gprof会改变您的程序可执行文件（这称为代码插装），以存储一些簿记信息，例如函数被调用的次数。

统计分析部分来自于定期窥探程序计数器，以获得代码正在执行的样本。

Gprof两者都做。它对代码进行插装，并从查看程序计数器中收集样本。

- Dr G

---

它不也需要爬上堆栈才能获得可靠的跟踪吗？ - alexgolec

@Alex：它没有实现这一点是它的主要问题之一。 - Mike Dunlavey