Программирование для Linux. Профессиональный подход

Самьюэл Алекс

Значение унарного числа представляется аналогичным количеством символов. Например, число 1 — это "x", 2 — "xx", 3 — "xxx" и т.д. Вместо символов "x" программа использует связный список, количество элементов которого соответствует значению числа. В файле

number.c

содержатся функции, позволяющие создавать число 0, добавлять единицу к числу, вычитать единицу из числа, а также складывать, вычитать и умножать числа. Есть функция, которая преобразует строку, содержащую неотрицательное десятичное число, в унарное число. Другая функция преобразует унарное число в значение типа int. Сложение реализуется

путем последовательного добавления единицы, вычитание — путем последовательного отнимания единицы, а умножение — путем многократного сложения. Функции

even

и

odd

возвращают унарный эквивалент единицы тогда и только тогда, когда их единственный операнд является соответственно четным или нечетным числом. В противном случае возвращается унарный эквивалент нуля. Обе функции взаимно рекурсивны. Например, число является четным, если оно равно нулю или если число, на единицу меньшее, является нечетным.

Калькулятор принимает однострочные постфиксные выражения [40] и отображает значение каждого выражения:

% ./calculator

Please enter a postfix expression:

2 3 +

5

Please enter a postfix expression:

2 3 + 4 -

1

Калькулятор, реализованный в файле

calculator.c

, читает каждое выражение и сохраняет промежуточные результаты в стеке унарных чисел, реализованном в файле

stack.c

. Унарные числа представляются в стеке в виде связных списков.

40

В постфиксной записи бинарный оператор ставится после операндов, а не между ними. Например, чтобы умножить 6 на 8, нужно записать 6 8 *. Чтобы умножить 6 на 8, а затем добавить 5, следует записать 6 8 * 5 +.

А.3.2. Сбор профильной информации

Первый этап профилирования заключается в настройке исполняемого файла на сбор профильной информации. Для этого при компиляции и компоновке объектных файлов необходимо указывать флаг

– pg

. Рассмотрим, к примеру, такую последовательность команд:

% gcc -pg -c -o calculator.o calculator.c

% gcc -pg -c -o stack.o stack.c

% gcc -pg -c -o number.o number.c

% gcc -pg calculator.o stack.o number.o -o calculator

Здесь разрешается сбор информации о вызовах функций и времени их выполнения. Чтобы получать сведения о каждой выполняемой строке программы, укажите флаг

– g

. При наличии флага

– a

будет подсчитываться количество итераций циклов.

На втором этапе требуется запустить программу. В процессе ее выполнения профильные данные накапливаются в файле

gmon.out

. Исследуются только те участки программы, которые действительно выполняются. Чтобы профильный файл был записан, программа должна завершиться нормальным образом.

А.3.3. Отображение профильных данных

Получив имя исполняемого файла, утилита

gprof

проверяет файл

gmon.out

и отображает информацию о том, сколько времени заняло выполнение каждой функции. Давайте проанализируем ход выполнения операции 1787 × 13 - 1918 в нашей программе-калькуляторе, создав простой профиль.

Flat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds.

% cumulative self self total

time seconds seconds calls ms/call ms/call name

26.07 1.76 1.76 20795463 0.00 0.00 decrement_number

24.44 3.41 1.65 1787 0.92 1.72 add

19.85 4.75 1.34 62413059 0.00 0.00 zerop

15.11 5.77 1.02 1792 0.57 2.05 destroy_number

14.37 6.74 0.97 20795463 0.00 0.00 add_one

 0.15 6.75 0.01 1788 0.01 0.01 copy_number

 0.00 6.75 0.00 1792 0.00 0.00 make_zero

 0.00 6.75 0.00 11 0.00 0.00 empty_stack

Вычисление функции

decrement_number

и всех вызываемых в ней функций заняло 26,07% общего времени выполнения программы. Эта функция вызывалась 20795463 раза. Каждый вызов выполнялся 0,00 с, т.е. столь малое время, что его не удалось замерить. Функция

add

вызывалась 1787 раз, очевидно для вычисления произведения. Каждый проход по функции занимал 0,92 секунды. Функция

copy_number

вызывалась почти столько же раз — 1788, но на ее выполнение ушло всего 0.15% общего времени работы программы. Иногда в отчете присутствуют функции

mcount

и

profil

, используемые профайлером.

В простом профиле отражается время, затраченное на выполнение каждой функции. Утилита

gprof

умеет также создавать схему вызовов, где показывается время, проведенное не только в каждой функции, но и во всех вызываемых в ее контексте дочерних функциях.

index % time self children called name

<spontaneous>

[1] 100.0 0.00 6.75 main [1]

0.00 6.75 2/2 apply_binary_function [2]

0.00 0.00 1/1792 destroy_number [4]

0.00 0.00 1/1 number_to_unsigned_int [10]

0.00 0.00 3/3 string_to_number [12]

0.00 0.00 3/5 push_stack [16]

0.00 0.00 1/1 create_stack [16]

0.00 0.00 1/11 empty_stack [14]

0.00 0.00 1/5 pop_stack [15]

0.00 0.00 1/1 clear_stack [17]

– -------------------------------------

0.00 6.75 2/2 main [1]

[2] 100.0 0.00 6.75 2 apply_binary_function [2]

0.00 6.74 1/1 product [3)

0.00 0.01 4/1792 destroy_number [4]

0.00 0.00 1/1 subtract [11]