gprof和（unix）时间之间的差异; gprof报告运行时间较短

Question

我有一个简单的排序程序，我正在分析这个程序以便有一个案例来研究gprof;我后来计划分析一个更大的算法。

我编译了-pg并运行./sort生成gmon.out文件。 但是，当我运行gprof ./sort gmon.out时，我认为累计秒数和自我秒数产生的值不准确。

首先，运行time(./sort)我得到：

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

哪个是准确的与我的秒表。

然而，对于平面型材gprof的结果是：

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，累计秒不会累积到真值（〜14秒），它会出现。结果确实显示sort()成本最高，但实际时间值不相加。 -z不会改变这一点，但那是预期的。调用图（不包括），似乎没有显示任何暗示缺少秒的地方;即多余的秒数不在小孩身上。

当我试着分析我上面提到的更大的算法时，我似乎得到了类似的结果（其中gprof给出了比预期更小的时间值） - gprof表示运行时间约为450秒，实际上它需要3小时以上。我认为这是由于gprof无法处理MPI，而较大的算法广泛使用，但现在我认为我要么误解了gprof结果，要么我错过了一些标记。

难道我没有考虑到我的gmon.out文件吗？ 我认为这是因为当我运行gprof ./sort时，我得到了与gprof ./sort gmon.out完全相同的结果。因此，它似乎甚至不使用gmon.out。我认为gmon.out与可执行文件一起需要将时间映射到函数。 gprof如何在没有gmon.out的情况下生产产品？

任何有启发性的信息都比欢迎，多谢！

注意： 例如（this post）读书，我发现信息表明gprof在分析堆分配等方面存在问题（new）。我应该注意到./sort使用std::vector来保存将被分配给堆的元素。请让我知道这是否是一个可能的问题。

Answer 1

gprof不知道它没有调试信息访问功能，即标准库。如果你想获得准确的时间，并仍然可以使用。

作为一个例子，我编写了一个循环10000次的程序。在这个循环中，我用随机值填充一个向量然后对其进行排序。对于gprof，我做以下步骤：

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

gmon.out是，如果不存在，则创建，如果确实如此，并自动通过gprof使用的，如果你不指定一个文件来使用覆盖。 -b可以抑制文本模糊。

这里的示例输出：

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，它只是记录了矢量堆实现的时间，不知道所有关于排序（或其他任何东西）。现在让我们尝试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渔获量排序功能。如果我跑perf stat，我也会得到准确的运行时间。

如果您使用的是GCC，则可以通过-D_GLIBCXX_DEBUG让它使用调试库实现。这会让你的代码运行得慢很多，但是为了使gprof能够看到这些函数，这是必需的。举个例子：

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 

我刻意减少重复，使在合理时间内执行完整的量，但你看现在gprof显示它并没有之前计算的功能。