如何获取程序执行的指令数量？

Question

我已经编写并交叉编译了一个小的C++程序，可以在ARM或PC上运行。由于ARM和PC具有不同的指令集架构，我想进行比较。我能否获得该C++程序在两种ISA中执行的指令数？

- Cong Wang

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通常情况下，您可以使用反汇编工具（如GNU binutils中的objdump）或类似size的程序。答案取决于编译器、编译器版本、命令行参数、输出格式等因素。 - artless noise

你会发现，对于相同的代码、相同的目标以及相同的编译器，基于不同的优化、调试和其他编译器选项，结果会产生不同的变化。而当你改变编译器版本（相同的代码，相同的目标），差异会更加明显，当你改变目标时，这种差异又会有所不同。基本上，对于同一源代码，在这两个目标之间所需的指令数量将会有数百个不同的数字。 - old_timer

你的意思是a）程序指令大小还是b）程序运行时执行的指令数量？例如，一个小循环可能具有较小的（a）和较大的（b）。 - Mike Dunlavey

@MikeDunlavey 实际上我是指 b)，指令数量 :D - Cong Wang

然后您想从@VAndrei那里得到答案。 - Mike Dunlavey

Answer 1

你需要的是一个性能分析器。 perf 是一个易于使用的选择。它会给出执行的指令数，这是比较ISA效率的最佳指标。

查看这里的教程。

你需要使用：perf stat ./your binary 查找指令指标。此方法使用CPU性能监视单元中的寄存器 - PMU - 计算指令数量。

- VAndrei

Answer 2

您想获取静态指令或动态指令的数量吗？例如，如果您有以下循环（伪代码）：

for (i 0 to N):
 a[i] = b[i] + c[i]

静态指令计数将会在10条指令左右，这取决于你的ISA，但动态计数将取决于N、分支预测实现等因素。

因此，对于静态计数，我建议使用objdump，根据评论中的建议。您可以找到子程序的入口和出口标签，并计算它们之间的指令数量。

对于动态指令计数，我建议有两种选择：

1. 您可以使用指令集模拟器模拟运行该代码（ARM和x86都有开源ISA模拟器，例如Gem5实现了两者，还有其他支持其中一种的模拟器）。 2. 第二个选项是在目标系统上本地运行并设置CPU性能计数器以报告动态指令计数。您需要在执行代码之前重置并在之后读取它（这里可能会有与调用子例程和退出相关的噪声，但您应该能够将其隔离出来）。

希望这有所帮助 :)

- Tayyar R

Answer 3

objdump -dw mybinary | wc -l

在Linux及其类似系统上，这可以很好地近似计算可执行文件、库文件或目标文件中指令的数量。这是一个静态计数，当然与运行时行为完全不同。

- srking

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这个基于objdump的命令只是打印反汇编行数的计数，从而给出二进制文件中指令数量的近似值，而不是执行的指令数量（它不考虑循环、分支等）。 - Zskdan

Answer 4

Linux操作系统： valgrind --tool=callgrind ./program 1 > /dev/null

- KeyC0de