gprof和（unix）時間之間的差異; gprof報告運行時間較短

Question

我有一個簡單的排序程序，我正在分析這個程序以便有一個案例來研究gprof;我後來計劃分析一個更大的算法。

我編譯了-pg並運行./sort生成gmon.out文件。 但是，當我運行gprof ./sort gmon.out時，我認爲累計秒數和自我秒數產生的值不準確。

首先，運行time(./sort)我得到：

real 0m14.352s 
user 0m14.330s 
sys  0m0.005s 

哪個是準確的與我的秒錶。

然而，對於平面型材gprof的結果是：

Each sample counts as 0.01 seconds. 
% cumulative self    self  total   
time seconds seconds calls s/call s/call name  
56.18  2.76  2.76  1  2.76  4.71 sort(std::vector<int, std::allocator<int> >&) 
35.01  4.49  1.72 1870365596  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::operator[](unsigned long) 
8.96  4.93  0.44 100071  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::size() const 
0.00  4.93  0.00 50001  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::construct(int*, int const&) 
0.00  4.93  0.00 50001  0.00  0.00 void __gnu_cxx::__alloc_traits<std::allocator<int> >::construct<int>(std::allocator<int>&, int*, int const&) 
0.00  4.93  0.00 50001  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::push_back(int const&) 
0.00  4.93  0.00 50001  0.00  0.00 operator new(unsigned long, void*) 
0.00  4.93  0.00  170  0.00  0.00 std::_Iter_base<int*, false>::_S_base(int*) 
0.00  4.93  0.00  102  0.00  0.00 std::_Niter_base<int*>::iterator_type std::__niter_base<int*>(int*) 
0.00  4.93  0.00  68  0.00  0.00 __gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >::base() const 
0.00  4.93  0.00  68  0.00  0.00 std::_Miter_base<int*>::iterator_type std::__miter_base<int*>(int*) 
0.00  4.93  0.00  52  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_get_Tp_allocator() 
0.00  4.93  0.00  51  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::max_size() const 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 __gnu_cxx::__alloc_traits<std::allocator<int> >::max_size(std::allocator<int> const&) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 __gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >::__normal_iterator(int* const&) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_get_Tp_allocator() const 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::max_size() const 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__copy_move<false, true, std::random_access_iterator_tag>::__copy_m<int>(int const*, int const*, int*) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__uninitialized_copy<true>::__uninit_copy<int*, int*>(int*, int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__copy_move_a<false, int*, int*>(int*, int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__copy_move_a2<false, int*, int*>(int*, int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::uninitialized_copy<int*, int*>(int*, int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__uninitialized_copy_a<int*, int*, int>(int*, int*, int*, std::allocator<int>&) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::__uninitialized_move_if_noexcept_a<int*, int*, std::allocator<int> >(int*, int*, int*, std::allocator<int>&) 
0.00  4.93  0.00  34  0.00  0.00 int* std::copy<int*, int*>(int*, int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  18  0.00  0.00 void std::_Destroy_aux<true>::__destroy<int*>(int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  18  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_deallocate(int*, unsigned long) 
0.00  4.93  0.00  18  0.00  0.00 void std::_Destroy<int*>(int*, int*) 
0.00  4.93  0.00  18  0.00  0.00 void std::_Destroy<int*, int>(int*, int*, std::allocator<int>&) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::deallocate(int*, unsigned long) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::allocate(unsigned long, void const*) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 __gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >::difference_type __gnu_cxx::operator-<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >(__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > > const&, __gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > > const&) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::_M_check_len(unsigned long, char const*) const 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_M_allocate(unsigned long) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::_M_insert_aux(__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, int const&) 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::end() 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::begin() 
0.00  4.93  0.00  17  0.00  0.00 unsigned long const& std::max<unsigned long>(unsigned long const&, unsigned long const&) 
0.00  4.93  0.00  2  0.00  0.00 std::operator|(std::_Ios_Openmode, std::_Ios_Openmode) 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 _GLOBAL__sub_I_main 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 generateData(std::basic_ofstream<char, std::char_traits<char> >&) 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.22 writeSortedFile(std::vector<int, std::allocator<int> >&) 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 __static_initialization_and_destruction_0(int, int) 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 loadBuf(std::vector<int, std::allocator<int> >&, std::basic_ifstream<char, std::char_traits<char> >&) 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::new_allocator() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 __gnu_cxx::new_allocator<int>::~new_allocator() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::allocator<int>::allocator() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::allocator<int>::~allocator() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_Vector_impl::_Vector_impl() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_Vector_impl::~_Vector_impl() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::_Vector_base() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::_Vector_base<int, std::allocator<int> >::~_Vector_base() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::vector() 
0.00  4.93  0.00  1  0.00  0.00 std::vector<int, std::allocator<int> >::~vector() 

所以，累計秒不會累積到真值（〜14秒），它會出現。結果確實顯示sort()成本最高，但實際時間值不相加。 -z不會改變這一點，但那是預期的。調用圖（不包括），似乎沒有顯示任何暗示缺少秒的地方;即多餘的秒數不在小孩身上。

當我試着分析我上面提到的更大的算法時，我似乎得到了類似的結果（其中gprof給出了比預期更小的時間值） - gprof表示運行時間約爲450秒，實際上它需要3小時以上。我認爲這是由於gprof無法處理MPI，而較大的算法廣泛使用，但現在我認爲我要麼誤解了gprof結果，要麼我錯過了一些標記。

難道我沒有考慮到我的gmon.out文件嗎？ 我認爲這是因爲當我運行gprof ./sort時，我得到了與gprof ./sort gmon.out完全相同的結果。因此，它似乎甚至不使用gmon.out。我認爲gmon.out與可執行文件一起需要將時間映射到函數。 gprof如何在沒有gmon.out的情況下生產產品？

任何有啓發性的信息都比歡迎，多謝！

注意： 例如（this post）讀書，我發現信息表明gprof在分析堆分配等方面存在問題（new）。我應該注意到./sort使用std::vector來保存將被分配給堆的元素。請讓我知道這是否是一個可能的問題。

Answer 1

gprof不知道它沒有調試信息訪問功能，即標準庫。如果你想獲得準確的時間，並仍然可以使用。

作爲一個例子，我編寫了一個循環10000次的程序。在這個循環中，我用隨機值填充一個向量然後對其進行排序。對於gprof，我做以下步驟：

g++ -std=c++11 -O2 -pg -g 
./a.out 
gprof -b ./a.out 

gmon.out是，如果不存在，則創建，如果確實如此，並自動通過gprof使用的，如果你不指定一個文件來使用覆蓋。 -b可以抑制文本模糊。

這裏的示例輸出：

Each sample counts as 0.01 seconds. 
    % cumulative self    self  total   
time seconds seconds calls Ts/call Ts/call name  
100.52  4.94  4.94        frame_dummy 
    0.00  4.94  0.00  26  0.00  0.00 void std::__adjust_heap<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::vector<double, std::allocator<double> > >, long, double, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter>(__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::vector<double, std::allocator<double> > >, long, long, double, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter) 
    0.00  4.94  0.00  1  0.00  0.00 _GLOBAL__sub_I_main 

正如你所看到的，它只是記錄了矢量堆實現的時間，不知道所有關於排序（或其他任何東西）。現在讓我們嘗試perf：

perf record -g ./a.out 
perf report --call-graph --stdio 

# Total Lost Samples: 0 
# 
# Samples: 32K of event 'cycles' 
# Event count (approx.): 31899806183 
# 
# Children  Self Command Shared Object  Symbol                    
# ........ ........ ....... ................... .................................................................................. 
# 
    99.98% 34.46% a.out a.out    [.] main                   
       |   
       |--65.52%-- main 
       |   |   
       |   |--65.29%-- std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::vector<double 

[文字的休息省略]

正如你所看到的，perf漁獲量排序功能。如果我跑perf stat，我也會得到準確的運行時間。

如果您使用的是GCC，則可以通過-D_GLIBCXX_DEBUG讓它使用調試庫實現。這會讓你的代碼運行得慢很多，但是爲了使gprof能夠看到這些函數，這是必需的。舉個例子：

g++ -std=c++11 -O2 test.cpp -D_GLIBCXX_DEBUG -pg -g 
./a.out 
gprof -b ./a.out 

Each sample counts as 0.01 seconds. 
    % cumulative self    self  total   
time seconds seconds calls us/call us/call name  
88.26  0.15  0.15 102875  1.46  1.46 __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > > std::__unguarded_partition<__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter>(__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter) 
11.77  0.17  0.02 996280  0.02  0.02 void std::__unguarded_linear_insert<__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Val_less_iter>(__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Val_less_iter) 
    0.00  0.17  0.00 417220  0.00  0.00 frame_dummy 
    0.00  0.17  0.00 102875  0.00  0.00 void std::__move_median_to_first<__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter>(__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter) 
    0.00  0.17  0.00  1000  0.00  0.25 void std::__insertion_sort<__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter>(__gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_debug::_Safe_iterator<__gnu_cxx::__normal_iterator<double*, std::__cxx1998::vector<double, std::allocator<double> > >, std::__debug::vector<double, std::allocator<double> > >, __gnu_cxx::__ops::_Iter_less_iter) 
    0.00  0.17  0.00  1  0.00  0.00 _GLOBAL__sub_I_main 

我刻意減少重複，使在合理時間內執行完整的量，但你看現在gprof顯示它並沒有之前計算的功能。