如何找到在Linux上运行的C++应用程序中运行缓慢的代码区域?


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事实上,没有多少人提到google/基准测试,这有点让人惊讶,虽然固定代码的特定区域有点麻烦,特别是如果代码库有点大的话,但是我发现这在与callgrind结合使用时非常有用

IMHO识别导致瓶颈的工件是这里的关键。不过,我会先尝试回答以下问题,然后根据这些问题选择工具

我的算法正确吗?有锁被证明是瓶颈吗?是否有一段特定的代码被证明是罪魁祸首?IO如何处理和优化?

valgrind与callgrind和kcachegrind的结合应该能对以上几点提供一个不错的估计,一旦确定某段代码存在问题,我建议做一个微基准测试——谷歌基准测试是一个很好的开始。

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这是我用来加速代码的两种方法:

对于CPU绑定的应用程序:

在DEBUG模式下使用探查器来识别代码中有问题的部分然后切换到RELEASE模式,注释掉代码中有问题的部分(不加任何内容),直到看到性能的变化。

对于I/O绑定应用程序:

在RELEASE模式下使用探查器来识别代码中有问题的部分。


N.B.

如果你没有剖析器,就用穷人的剖析器。调试应用程序时单击暂停。大多数开发人员套件将使用注释的行号分解成程序集。从统计上看,你很可能会在一个消耗了大部分CPU周期的区域着陆。

对于CPU来说,在DEBUG模式下进行评测的原因是,如果您尝试在RELEASE模式下进行剖析,编译器将减少数学、矢量化循环和内联函数,这些函数在汇编代码时会使代码陷入无法映射的混乱。无法映射的混乱意味着您的探查器将无法清楚地识别所需的时间,因为程序集可能与正在优化的源代码不符。如果您需要RELEASE模式的性能(例如,对时间敏感),请根据需要禁用调试器功能以保持可用的性能。

对于I/O绑定,探查器仍然可以在RELEASE模式下识别I/O操作,因为I/O操作要么在外部链接到共享库(大多数情况下),要么在最坏的情况下会导致系统调用中断向量(探查器也很容易识别)。

较新的内核(例如最新的Ubuntu内核)附带了新的“perf”工具(apt-get-install-linux-tools)AKA perf_events。

这些都配有经典的采样分析器(手册页)以及很棒的时间图表!

重要的是,这些工具可以是系统评测,而不仅仅是进程评测-它们可以显示线程、进程和内核之间的交互,并让您了解进程之间的调度和I/O依赖关系。

使用Valgrind、callgrind和kcachegrind:

valgrind --tool=callgrind ./(Your binary)

生成callgrind.out.x。使用kcachegrind读取它。

使用gprof(add-pg):

cc -o myprog myprog.c utils.c -g -pg 

(对于多线程、函数指针不太好)

使用google perftools:

使用时间采样,可以发现I/O和CPU瓶颈。

英特尔VTune是最好的(出于教育目的免费)。

其他:AMD Codeanalysis(已被AMD CodeXL取代)、OProfile、“perf”工具(apt-get-install-linux工具)

由于没有人提到Arm MAP,我想补充一下,因为我个人已经成功地使用了MAP来描述C++科学程序。

Arm MAP是并行、多线程或单线程C、C++、Fortran和F90代码的分析器。它提供了深入的分析和对源代码线的瓶颈定位。与大多数评测器不同,它被设计为能够评测pthreads、OpenMP或MPI的并行和线程代码。

MAP是商业软件。

使用调试软件如何识别代码运行缓慢的地方?

如果你在运动中遇到障碍物,那么它会降低你的速度

如不需要的重新分配的循环、缓冲区溢出、搜索、内存泄漏等操作消耗更多的执行能力,这将对代码的性能产生不利影响,在分析之前,请确保将-pg添加到编译中:

g++your_prg.cpp-pg或cc my_program.cpp-g-pg(根据编译器)

我还没有尝试过,但我听到了关于谷歌perftools的好消息。这绝对值得一试。

valgrind--tool=callgrind/(二进制文件)

它将生成一个名为gmon.out或callgrind.out.x的文件。然后可以使用kcachegrind或调试器工具来读取该文件。它会给你一个图形化的分析结果,比如哪一行花费多少。

我认为是这样