使用GProf来优化你的C/C++程序

  次阅读 作者:智能小宝 来源:互联网 2016-01-26 10:42 我要评论(0)

GProf使用了一种异常简单但 是非常有效的方法来优化C++/C++程序,而且能很容易的识别出值得优化的代码。一个简单的 案例分析将会显示,GProf如何通过识别并优化两个关键的数据结构,将实际应用中的程序从3分钟的运行时优化到5秒的。

这个程序最早可以追溯到1982年关于编译器构建的特别讨论大会(the SIGPLAN Symposium on Compiler Construction)。现在这个程序成了各种UNIX平台上的一个标准工具。

Profiling in a nutshell

程序概要分析的概念非常简单:通过记录各个函数的调用和结束时间,我们可以计算出程序的最大运行时的程序段。这种方法听起来似乎要 花费很多气力幸运的是,我们其实离真理并不远!我们只需要在用gcc编译时加上一个额外的参数('-pg'),运行这个(编译好的)程序(来搜集程序 概要分析的有关数据),然后运行'gprof'以更方便的分析这些结果。

案例分析:Pathalizer

我使用了一个现实中使用的程序来作为例子,是pathalizer的一部分:即event2dot,一个将路径 事件 描述文件转 化为图形化 dot文件的工具 (executablewhichtranslatesapathalizer'events'filetoagraphviz'dot'file)。

简单的说,它从一个文件里面读取各种事件,然后将它们分别保存为图像(以页为节点,且将页与页之间的转变作为边),然后将这些图像整合为一张大的图形,并 保存为图形化的'dot'格式文件。

给程序计时

先让我们给我们未经优化的程序计一下时,看看它们的运行要多少时间。在我的计算机上使用event2dot并用源码里的例子作为输 入(大概55000的数据),大致要三分多钟:

real3m36.316s

user0m55.590s

sys0m1.070s

程序分析

要使用gprof作概要分析,在编译的时候要加上'-pg'选项,我们就是如下重新编译源码如下:

g++-pgdotgen.cppreadfile.cppmain.cppgraph.cppconfig.cpp-oevent2dot

现在我们可以再次运行event2dot,并使用我们前面使用的测试数据。这次我们运行的时候,event2dot运行的分析数据会被搜集并保存在 'gmon.out'文件中,我们可以通过运行'gprofevent2dot|less'来查看结果。

gprof会显示出如下的函数比较重要:

%cumulativeselfselftotal

timesecondssecondscallss/calls/callname

43.3246.0346.033399529890.000.00CompareNodes(Node*,Node*)

25.0672.6626.63550000.000.00getNode(char*,NodeListNode*&)

16.8090.5117.853394333740.000.00CompareEdges(Edge*,AnnotatedEdge*)

12.70104.0113.50519870.000.00addAnnotatedEdge(AnnotatedGraph*,Edge*)

1.98106.112.10519870.000.00addEdge(Graph*,Node*,Node*)

0.07106.180.0710.070.07FindTreshold(AnnotatedEdge*,int)

0.06106.240.0610.0628.79getGraphFromFile(char*,NodeListNode*&,Config*)

0.02106.260.0210.0277.40summarize(GraphListNode*,Config*)

0.00106.260.00550000.000.00FixName(char*)

可以看出,第一个函数比较重要:程序里面绝大部分的运行时都被它给占据了。

优化

上面结果可以看出,这个程序大部分的时间都花在了CompareNodes函数上,用grep查看一下则发现 CompareNodes只是被 CompareEdges调用了一次而已,而CompareEdges则只被addAnnotatedEdge调用它们都出现在了上面的清单中。这儿 就是我们应该做点优化的地方了吧!

我们注意到addAnnotatedEdge遍历了一个链表。虽然链表是易于实现,但是却实在不是最好的数据类型。我们决定将链表g->edges 用二叉树来代替:这将会使得查找更快。

结果

现在我们看一下优化后的运行结果:

real2m19.314s

user0m36.370s

sys0m0.940s

第二遍

再次运行gprof来分析:

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