Tema XII - Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Tema XII
Optimización del código
(Revision : 1,2)
Herramientas de Programación.
13 de diciembre de 2005
Resumen
Uso de las herramientas gprof y gcov en la optimización de código.
Dpto. Lenguajes y Sistemas Informáticos
Universidad de Alicante
DLSI
H.P.: Tema XII: Optimización del código - Revision : 1,2
Preliminares
El objetivo de la optimización de código es cómo hacer que nuestros programas
vayan más rápidos mediante la localización del los “cuellos de botella”.
Para localizar esos cuellos de botella usaremos las herramientas:
gprof: estudio de perfiles de ejecución.
gcov: estudio de la cobertura de un test.
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¿Para qué sirve gprof?: [I]
La herramienta gprof nos proporciona perfiles de la ejecución de un programa,
esto es, nos da información acerca de cuánto tiempo se emplea en cada función
y de cuántas veces se llama.
Sirve para detectar dónde el programa está invirtiendo la mayor parte de su
tiempo de ejecución.
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¿Para qué sirve gprof?: [II]
Ejemplo 1 : Si tenemos un programa que gasta un 1 % de su tiempo en una
cierta función, más vale descartar esta como objeto de optimización ya que no
podremos mejorar significativamente la eficiencia del programa.
Ejemplo 2 : Si tenemos una función que se llama muy a menudo desde una
parte del programa y bajo unas condiciones muy concretas, estudiar el codificar
una versión especializada de la misma.
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Tipos de perfiles
Proporciona dos tipos de perfiles:
Perfil plano : Para cada función proporciona el tiempo y el número de
veces que se llama cada función.
Grafo de llamadas : Lo mismo que la anterior pero con información acerca
de qué funciones la llama y qué funciones llama.
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Ejemplo de perfil plano: [I]
void h( int i) { ...
}
void f() { ...
h(10); ... }
void g() { ...
h(1); ... }
int main() {
...
for(int i = 0; i < 10; i++ ) f();
...
for(int i = 0; i < 100; i++ ) g();
...
return 0;
}
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Ejemplo de perfil plano: [II]
Flat profile:
Each sample counts as 0.01 seconds.
%
cumulative
self
self
total
time
seconds
seconds
calls us/call us/call
48.79
5.03
5.03
110 45727.27 45727.27
48.79
10.06
5.03
100 50300.00 96027.27
2.42
10.31
0.25
10 25000.00 70727.27
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name
h(int)
g(void)
f(void)
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Ejemplo de grafo de llamadas: [I]
index % time
self
children
called
name
<spontaneous>
[1]
100.0
0.00
10.31
main [1]
5.04
4.58
100/100
g(void) [2]
0.23
0.46
10/10
f(void) [4]
----------------------------------------------5.04
4.58
100/100
main [1]
[2]
93.3
5.04
4.58
100
g(void) [2]
4.58
0.00
100/110
h(int) [3]
----------------------------------------------0.46
0.00
10/110
f(void) [4]
4.58
0.00
100/110
g(void) [2]
[3]
48.9
5.04
0.00
110
h(int) [3]
----------------------------------------------0.23
0.46
10/10
main [1]
[4]
6.7
0.23
0.46
10
f(void) [4]
0.46
0.00
10/110
h(int) [3]
----------------------------------------------DLSI
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¿Cómo usar gprof?
Compilar con la opción -pg y sin optimizar.
Ejecutar el programa con un caso “tı́pico”, esto crea el fichero gmon.out.
Ejecutar gprof nombre ejecutable
Opciones:
-p muestra el perfil plano de la ejecución.
-q muestra el grafo de llamadas.
-b no muestra la explicación de los perfiles.
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¿Cuándo usar gprof?
Cuando se tiene una versión estable de un programa y éste no es lo suficientemente rápido.
A evitar:
Optimizar versiones preliminares del programa
Modificar la estructura (el diseño) del programa
En estos casos se pierde flexibilidad y el programa será mas difı́cil de mantener.
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¿Para qué sirve gcov?
La herramienta gcov es un programa para hacer tests de cobertura.
El programa devuelve una copia del programa fuente anotado con el número
de veces que se ha usado cada lı́nea durante una o varias ejecuciones del mismo.
Sirve para saber si hay partes del código que no han sido probadas durante la
sesión de prueba y para saber qué partes se han usado más y son susceptibles de
mejora.
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Ejemplo de fichero fuente anotado: [I]
1
1
10000
10000
######
sum = 0;
for( i = 0; i < count(vec); i++ )
if( vec[i] < 1.0 )
sum += vec[i];
else
sum -= vec[i];
¿Porqué la última lı́nea no se ejecuta nunca?
test incompleto
algo incorrecto
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Ejemplo de fichero fuente anotado: [II]
10001
10001
10001
int count( double vec[] ) {
int cont;
for( cont = 0; vec[cont] >= 0.0; cont++ );
return cont;
}
¿Porqué se ejecuta 10001 veces?
sacar la llamada a cont(double []) del bucle for.
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¿Como usar gcov?
Compilar sin optimizar con las opciones: -fprofile-arcs y
-ftest-coverage.
Crea ficheros con extensiones: .bb y .bbg que contiene información de la estructura del programa.
Ejecutar el programa con un caso “tı́pico”. Crea un fichero con extensión .da
que contiene información de contadores.
Ejecutar gcov nombre fuente. Crea un fichero con extensión .gcov que
contiene el fichero fuente anotado.
Nota: si se ejecuta varias veces el programa, los contadores se suman.
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