"perf" - 统计每个方法的指令数

Question

我想要在我的代码中为每个函数调用计算动态指令计数器，以便我可以将该计数器视为以下内容：

name of function | instructions 
     foo()       |     3533 
     bar()       |     1234

因此，以下是子问题：

1. 使用 perf 是否可行？
2. 如果是：应该使用什么样的 perf 标志来获取（至少）这些信息？
3. 如果不行：我可以使用哪个其他程序来实现？

- 5-to-9

Answer 1

您是否想获取静态指令计数，即在最终二进制文件中编译为每个函数的指令数量？如果是这种情况，这是二进制文件的静态属性，因此您不需要在运行时使用perf来确定它 - 您可以使用objdump -d a.out反汇编二进制文件并计算指令数。 如果要自动化，请使用所选的脚本语言或awk等（可能查找下一个空白行）。

例如，您可以采用以下内容：

int foo(int a, int b) {
    return a << (10 + b);
}

而 objdump 的输出结果将会看起来像是 这样（你会看到确切的内容取决于编译器和标志）：

foo(int, int): # @foo(int, int)
  lea ecx, [rsi + 10]
  shl edi, cl
  mov eax, edi
  ret

所以总共有4条指令，包括ret。

也许，你说的是动态指令计数——即，在应用程序的特定运行中每个方法内执行的指令总数？在这种情况下，您可以通过perf record -e instructions接着perf report -n --stdio快速获取近似答案，该命令应列出函数及其样本计数。您可以通过乘以总样本和报告顶部显示的“事件计数”的比率来将相同计数放大到指令计数。

一个典型的报告可能如下所示：

#
# Total Lost Samples: 0
#
# Samples: 51K of event 'instructions:p'
# Event count (approx.): 27502612549
#
# Overhead       Samples  Command      Shared Object        Symbol                                                                                           
# ........  ............  ...........  ...................  .................................................................................................
#
    22.01%          4824  uarch-bench  uarch-bench          [.] add_calibration
     1.92%          2480  uarch-bench  uarch-bench          [.] prefetcht2_bench2048_inner.top
     1.92%          2477  uarch-bench  uarch-bench          [.] prefetcht1_bench2048_inner.top
     1.91%           222  uarch-bench  uarch-bench          [.] prefetcht0_bench16_inner.top
     1.91%          2021  uarch-bench  uarch-bench          [.] load_loop512_inner.top

在合理的假设下，您可以期望这些统计结果与真实结果相当接近。但是，如果您想要精确的计数，可以使用解决方案，例如使用英特尔的处理器跟踪功能，该功能可以重构进程的整个执行历史。这些也在Peter的答案中提到。

- BeeOnRope

Answer 2

如果您想要精确计算每个块/函数的动态指令数量，类似于Intel PIN（动态代码插装）的工具可能更适合x86架构。 （但我没有使用过，所以无法告诉您如何操作）或者，如果您使用的是英特尔CPU，也可以使用英特尔PT来跟踪分支，并结合基本块的静态指令计数，可以廉价地得到动态指令计数。另外，您还可以使用gdb单步调试并在每次调试时打印函数名称（或在每次步骤后打印指令指针），这也是一种可能的方法。

- Peter Cordes