Merge trunk version 201119 into gupc branch.
[official-gcc.git] / gcc / doc / gcov.texi
blob00c7d1d4f0e156d19fd8c4074af5809761c66de3
1 @c Copyright (C) 1996-2013 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GCC manual.
3 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5 @ignore
6 @c man begin COPYRIGHT
7 Copyright @copyright{} 1996-2013 Free Software Foundation, Inc.
9 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
10 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.3 or
11 any later version published by the Free Software Foundation; with the
12 Invariant Sections being ``GNU General Public License'' and ``Funding
13 Free Software'', the Front-Cover texts being (a) (see below), and with
14 the Back-Cover Texts being (b) (see below).  A copy of the license is
15 included in the gfdl(7) man page.
17 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
19      A GNU Manual
21 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
23      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
24      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
25      funds for GNU development.
26 @c man end
27 @c Set file name and title for the man page.
28 @setfilename gcov
29 @settitle coverage testing tool
30 @end ignore
32 @node Gcov
33 @chapter @command{gcov}---a Test Coverage Program
35 @command{gcov} is a tool you can use in conjunction with GCC to
36 test code coverage in your programs.
38 @menu
39 * Gcov Intro::                  Introduction to gcov.
40 * Invoking Gcov::               How to use gcov.
41 * Gcov and Optimization::       Using gcov with GCC optimization.
42 * Gcov Data Files::             The files used by gcov.
43 * Cross-profiling::             Data file relocation.
44 @end menu
46 @node Gcov Intro
47 @section Introduction to @command{gcov}
48 @c man begin DESCRIPTION
50 @command{gcov} is a test coverage program.  Use it in concert with GCC
51 to analyze your programs to help create more efficient, faster running
52 code and to discover untested parts of your program.  You can use
53 @command{gcov} as a profiling tool to help discover where your
54 optimization efforts will best affect your code.  You can also use
55 @command{gcov} along with the other profiling tool, @command{gprof}, to
56 assess which parts of your code use the greatest amount of computing
57 time.
59 Profiling tools help you analyze your code's performance.  Using a
60 profiler such as @command{gcov} or @command{gprof}, you can find out some
61 basic performance statistics, such as:
63 @itemize @bullet
64 @item
65 how often each line of code executes
67 @item
68 what lines of code are actually executed
70 @item
71 how much computing time each section of code uses
72 @end itemize
74 Once you know these things about how your code works when compiled, you
75 can look at each module to see which modules should be optimized.
76 @command{gcov} helps you determine where to work on optimization.
78 Software developers also use coverage testing in concert with
79 testsuites, to make sure software is actually good enough for a release.
80 Testsuites can verify that a program works as expected; a coverage
81 program tests to see how much of the program is exercised by the
82 testsuite.  Developers can then determine what kinds of test cases need
83 to be added to the testsuites to create both better testing and a better
84 final product.
86 You should compile your code without optimization if you plan to use
87 @command{gcov} because the optimization, by combining some lines of code
88 into one function, may not give you as much information as you need to
89 look for `hot spots' where the code is using a great deal of computer
90 time.  Likewise, because @command{gcov} accumulates statistics by line (at
91 the lowest resolution), it works best with a programming style that
92 places only one statement on each line.  If you use complicated macros
93 that expand to loops or to other control structures, the statistics are
94 less helpful---they only report on the line where the macro call
95 appears.  If your complex macros behave like functions, you can replace
96 them with inline functions to solve this problem.
98 @command{gcov} creates a logfile called @file{@var{sourcefile}.gcov} which
99 indicates how many times each line of a source file @file{@var{sourcefile}.c}
100 has executed.  You can use these logfiles along with @command{gprof} to aid
101 in fine-tuning the performance of your programs.  @command{gprof} gives
102 timing information you can use along with the information you get from
103 @command{gcov}.
105 @command{gcov} works only on code compiled with GCC@.  It is not
106 compatible with any other profiling or test coverage mechanism.
108 @c man end
110 @node Invoking Gcov
111 @section Invoking @command{gcov}
113 @smallexample
114 gcov @r{[}@var{options}@r{]} @var{files}
115 @end smallexample
117 @command{gcov} accepts the following options:
119 @ignore
120 @c man begin SYNOPSIS
121 gcov [@option{-v}|@option{--version}] [@option{-h}|@option{--help}]
122      [@option{-a}|@option{--all-blocks}]
123      [@option{-b}|@option{--branch-probabilities}]
124      [@option{-c}|@option{--branch-counts}]
125      [@option{-d}|@option{--display-progress}]
126      [@option{-f}|@option{--function-summaries}]
127      [@option{-i}|@option{--intermediate-format}]
128      [@option{-l}|@option{--long-file-names}]
129      [@option{-m}|@option{--demangled-names}]
130      [@option{-n}|@option{--no-output}]
131      [@option{-o}|@option{--object-directory} @var{directory|file}]
132      [@option{-p}|@option{--preserve-paths}]
133      [@option{-r}|@option{--relative-only}]
134      [@option{-s}|@option{--source-prefix} @var{directory}]
135      [@option{-u}|@option{--unconditional-branches}]
136      @var{files}
137 @c man end
138 @c man begin SEEALSO
139 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7), gcc(1) and the Info entry for @file{gcc}.
140 @c man end
141 @end ignore
143 @c man begin OPTIONS
144 @table @gcctabopt
145 @item -h
146 @itemx --help
147 Display help about using @command{gcov} (on the standard output), and
148 exit without doing any further processing.
150 @item -v
151 @itemx --version
152 Display the @command{gcov} version number (on the standard output),
153 and exit without doing any further processing.
155 @item -a
156 @itemx --all-blocks
157 Write individual execution counts for every basic block.  Normally gcov
158 outputs execution counts only for the main blocks of a line.  With this
159 option you can determine if blocks within a single line are not being
160 executed.
162 @item -b
163 @itemx --branch-probabilities
164 Write branch frequencies to the output file, and write branch summary
165 info to the standard output.  This option allows you to see how often
166 each branch in your program was taken.  Unconditional branches will not
167 be shown, unless the @option{-u} option is given.
169 @item -c
170 @itemx --branch-counts
171 Write branch frequencies as the number of branches taken, rather than
172 the percentage of branches taken.
174 @item -n
175 @itemx --no-output
176 Do not create the @command{gcov} output file.
178 @item -l
179 @itemx --long-file-names
180 Create long file names for included source files.  For example, if the
181 header file @file{x.h} contains code, and was included in the file
182 @file{a.c}, then running @command{gcov} on the file @file{a.c} will
183 produce an output file called @file{a.c##x.h.gcov} instead of
184 @file{x.h.gcov}.  This can be useful if @file{x.h} is included in
185 multiple source files and you want to see the individual
186 contributions.  If you use the @samp{-p} option, both the including
187 and included file names will be complete path names.
189 @item -p
190 @itemx --preserve-paths
191 Preserve complete path information in the names of generated
192 @file{.gcov} files.  Without this option, just the filename component is
193 used.  With this option, all directories are used, with @samp{/} characters
194 translated to @samp{#} characters, @file{.} directory components
195 removed and unremoveable @file{..}
196 components renamed to @samp{^}.  This is useful if sourcefiles are in several
197 different directories.
199 @item -r
200 @itemx --relative-only
201 Only output information about source files with a relative pathname
202 (after source prefix elision).  Absolute paths are usually system
203 header files and coverage of any inline functions therein is normally
204 uninteresting.
206 @item -f
207 @itemx --function-summaries
208 Output summaries for each function in addition to the file level summary.
210 @item -o @var{directory|file}
211 @itemx --object-directory @var{directory}
212 @itemx --object-file @var{file}
213 Specify either the directory containing the gcov data files, or the
214 object path name.  The @file{.gcno}, and
215 @file{.gcda} data files are searched for using this option.  If a directory
216 is specified, the data files are in that directory and named after the
217 input file name, without its extension.  If a file is specified here,
218 the data files are named after that file, without its extension.
220 @item -s @var{directory}
221 @itemx --source-prefix @var{directory}
222 A prefix for source file names to remove when generating the output
223 coverage files.  This option is useful when building in a separate
224 directory, and the pathname to the source directory is not wanted when
225 determining the output file names.  Note that this prefix detection is
226 applied before determining whether the source file is absolute.
228 @item -u
229 @itemx --unconditional-branches
230 When branch probabilities are given, include those of unconditional branches.
231 Unconditional branches are normally not interesting.
233 @item -d
234 @itemx --display-progress
235 Display the progress on the standard output.
237 @item -i
238 @itemx --intermediate-format
239 Output gcov file in an easy-to-parse intermediate text format that can
240 be used by @command{lcov} or other tools. The output is a single
241 @file{.gcov} file per @file{.gcda} file. No source code is required.
243 The format of the intermediate @file{.gcov} file is plain text with
244 one entry per line
246 @smallexample
247 file:@var{source_file_name}
248 function:@var{line_number},@var{execution_count},@var{function_name}
249 lcount:@var{line number},@var{execution_count}
250 branch:@var{line_number},@var{branch_coverage_type}
252 Where the @var{branch_coverage_type} is
253    notexec (Branch not executed)
254    taken (Branch executed and taken)
255    nottaken (Branch executed, but not taken)
257 There can be multiple @var{file} entries in an intermediate gcov
258 file. All entries following a @var{file} pertain to that source file
259 until the next @var{file} entry.
260 @end smallexample
262 Here is a sample when @option{-i} is used in conjunction with @option{-b} option:
264 @smallexample
265 file:array.cc
266 function:11,1,_Z3sumRKSt6vectorIPiSaIS0_EE
267 function:22,1,main
268 lcount:11,1
269 lcount:12,1
270 lcount:14,1
271 branch:14,taken
272 lcount:26,1
273 branch:28,nottaken
274 @end smallexample
276 @item -m
277 @itemx --demangled-names
278 Display demangled function names in output. The default is to show
279 mangled function names.
281 @end table
283 @command{gcov} should be run with the current directory the same as that
284 when you invoked the compiler.  Otherwise it will not be able to locate
285 the source files.  @command{gcov} produces files called
286 @file{@var{mangledname}.gcov} in the current directory.  These contain
287 the coverage information of the source file they correspond to.
288 One @file{.gcov} file is produced for each source (or header) file
289 containing code,
290 which was compiled to produce the data files.  The @var{mangledname} part
291 of the output file name is usually simply the source file name, but can
292 be something more complicated if the @samp{-l} or @samp{-p} options are
293 given.  Refer to those options for details.
295 If you invoke @command{gcov} with multiple input files, the
296 contributions from each input file are summed.  Typically you would
297 invoke it with the same list of files as the final link of your executable.
299 The @file{.gcov} files contain the @samp{:} separated fields along with
300 program source code.  The format is
302 @smallexample
303 @var{execution_count}:@var{line_number}:@var{source line text}
304 @end smallexample
306 Additional block information may succeed each line, when requested by
307 command line option.  The @var{execution_count} is @samp{-} for lines
308 containing no code.  Unexecuted lines are marked @samp{#####} or
309 @samp{====}, depending on whether they are reachable by
310 non-exceptional paths or only exceptional paths such as C++ exception
311 handlers, respectively.
313 Some lines of information at the start have @var{line_number} of zero.
314 These preamble lines are of the form
316 @smallexample
317 -:0:@var{tag}:@var{value}
318 @end smallexample
320 The ordering and number of these preamble lines will be augmented as
321 @command{gcov} development progresses --- do not rely on them remaining
322 unchanged.  Use @var{tag} to locate a particular preamble line.
324 The additional block information is of the form
326 @smallexample
327 @var{tag} @var{information}
328 @end smallexample
330 The @var{information} is human readable, but designed to be simple
331 enough for machine parsing too.
333 When printing percentages, 0% and 100% are only printed when the values
334 are @emph{exactly} 0% and 100% respectively.  Other values which would
335 conventionally be rounded to 0% or 100% are instead printed as the
336 nearest non-boundary value.
338 When using @command{gcov}, you must first compile your program with two
339 special GCC options: @samp{-fprofile-arcs -ftest-coverage}.
340 This tells the compiler to generate additional information needed by
341 gcov (basically a flow graph of the program) and also includes
342 additional code in the object files for generating the extra profiling
343 information needed by gcov.  These additional files are placed in the
344 directory where the object file is located.
346 Running the program will cause profile output to be generated.  For each
347 source file compiled with @option{-fprofile-arcs}, an accompanying
348 @file{.gcda} file will be placed in the object file directory.
350 Running @command{gcov} with your program's source file names as arguments
351 will now produce a listing of the code along with frequency of execution
352 for each line.  For example, if your program is called @file{tmp.c}, this
353 is what you see when you use the basic @command{gcov} facility:
355 @smallexample
356 $ gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage tmp.c
357 $ a.out
358 $ gcov tmp.c
359 90.00% of 10 source lines executed in file tmp.c
360 Creating tmp.c.gcov.
361 @end smallexample
363 The file @file{tmp.c.gcov} contains output from @command{gcov}.
364 Here is a sample:
366 @smallexample
367         -:    0:Source:tmp.c
368         -:    0:Graph:tmp.gcno
369         -:    0:Data:tmp.gcda
370         -:    0:Runs:1
371         -:    0:Programs:1
372         -:    1:#include <stdio.h>
373         -:    2:
374         -:    3:int main (void)
375         1:    4:@{
376         1:    5:  int i, total;
377         -:    6:
378         1:    7:  total = 0;
379         -:    8:
380        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
381        10:   10:    total += i;
382         -:   11:
383         1:   12:  if (total != 45)
384     #####:   13:    printf ("Failure\n");
385         -:   14:  else
386         1:   15:    printf ("Success\n");
387         1:   16:  return 0;
388         -:   17:@}
389 @end smallexample
391 When you use the @option{-a} option, you will get individual block
392 counts, and the output looks like this:
394 @smallexample
395         -:    0:Source:tmp.c
396         -:    0:Graph:tmp.gcno
397         -:    0:Data:tmp.gcda
398         -:    0:Runs:1
399         -:    0:Programs:1
400         -:    1:#include <stdio.h>
401         -:    2:
402         -:    3:int main (void)
403         1:    4:@{
404         1:    4-block  0
405         1:    5:  int i, total;
406         -:    6:
407         1:    7:  total = 0;
408         -:    8:
409        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
410        11:    9-block  0
411        10:   10:    total += i;
412        10:   10-block  0
413         -:   11:
414         1:   12:  if (total != 45)
415         1:   12-block  0
416     #####:   13:    printf ("Failure\n");
417     $$$$$:   13-block  0
418         -:   14:  else
419         1:   15:    printf ("Success\n");
420         1:   15-block  0
421         1:   16:  return 0;
422         1:   16-block  0
423         -:   17:@}
424 @end smallexample
426 In this mode, each basic block is only shown on one line -- the last
427 line of the block.  A multi-line block will only contribute to the
428 execution count of that last line, and other lines will not be shown
429 to contain code, unless previous blocks end on those lines.
430 The total execution count of a line is shown and subsequent lines show
431 the execution counts for individual blocks that end on that line.  After each
432 block, the branch and call counts of the block will be shown, if the
433 @option{-b} option is given.
435 Because of the way GCC instruments calls, a call count can be shown
436 after a line with no individual blocks.
437 As you can see, line 13 contains a basic block that was not executed.
439 @need 450
440 When you use the @option{-b} option, your output looks like this:
442 @smallexample
443 $ gcov -b tmp.c
444 90.00% of 10 source lines executed in file tmp.c
445 80.00% of 5 branches executed in file tmp.c
446 80.00% of 5 branches taken at least once in file tmp.c
447 50.00% of 2 calls executed in file tmp.c
448 Creating tmp.c.gcov.
449 @end smallexample
451 Here is a sample of a resulting @file{tmp.c.gcov} file:
453 @smallexample
454         -:    0:Source:tmp.c
455         -:    0:Graph:tmp.gcno
456         -:    0:Data:tmp.gcda
457         -:    0:Runs:1
458         -:    0:Programs:1
459         -:    1:#include <stdio.h>
460         -:    2:
461         -:    3:int main (void)
462 function main called 1 returned 1 blocks executed 75%
463         1:    4:@{
464         1:    5:  int i, total;
465         -:    6:
466         1:    7:  total = 0;
467         -:    8:
468        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
469 branch  0 taken 91% (fallthrough)
470 branch  1 taken 9%
471        10:   10:    total += i;
472         -:   11:
473         1:   12:  if (total != 45)
474 branch  0 taken 0% (fallthrough)
475 branch  1 taken 100%
476     #####:   13:    printf ("Failure\n");
477 call    0 never executed
478         -:   14:  else
479         1:   15:    printf ("Success\n");
480 call    0 called 1 returned 100%
481         1:   16:  return 0;
482         -:   17:@}
483 @end smallexample
485 For each function, a line is printed showing how many times the function
486 is called, how many times it returns and what percentage of the
487 function's blocks were executed.
489 For each basic block, a line is printed after the last line of the basic
490 block describing the branch or call that ends the basic block.  There can
491 be multiple branches and calls listed for a single source line if there
492 are multiple basic blocks that end on that line.  In this case, the
493 branches and calls are each given a number.  There is no simple way to map
494 these branches and calls back to source constructs.  In general, though,
495 the lowest numbered branch or call will correspond to the leftmost construct
496 on the source line.
498 For a branch, if it was executed at least once, then a percentage
499 indicating the number of times the branch was taken divided by the
500 number of times the branch was executed will be printed.  Otherwise, the
501 message ``never executed'' is printed.
503 For a call, if it was executed at least once, then a percentage
504 indicating the number of times the call returned divided by the number
505 of times the call was executed will be printed.  This will usually be
506 100%, but may be less for functions that call @code{exit} or @code{longjmp},
507 and thus may not return every time they are called.
509 The execution counts are cumulative.  If the example program were
510 executed again without removing the @file{.gcda} file, the count for the
511 number of times each line in the source was executed would be added to
512 the results of the previous run(s).  This is potentially useful in
513 several ways.  For example, it could be used to accumulate data over a
514 number of program runs as part of a test verification suite, or to
515 provide more accurate long-term information over a large number of
516 program runs.
518 The data in the @file{.gcda} files is saved immediately before the program
519 exits.  For each source file compiled with @option{-fprofile-arcs}, the
520 profiling code first attempts to read in an existing @file{.gcda} file; if
521 the file doesn't match the executable (differing number of basic block
522 counts) it will ignore the contents of the file.  It then adds in the
523 new execution counts and finally writes the data to the file.
525 @node Gcov and Optimization
526 @section Using @command{gcov} with GCC Optimization
528 If you plan to use @command{gcov} to help optimize your code, you must
529 first compile your program with two special GCC options:
530 @samp{-fprofile-arcs -ftest-coverage}.  Aside from that, you can use any
531 other GCC options; but if you want to prove that every single line
532 in your program was executed, you should not compile with optimization
533 at the same time.  On some machines the optimizer can eliminate some
534 simple code lines by combining them with other lines.  For example, code
535 like this:
537 @smallexample
538 if (a != b)
539   c = 1;
540 else
541   c = 0;
542 @end smallexample
544 @noindent
545 can be compiled into one instruction on some machines.  In this case,
546 there is no way for @command{gcov} to calculate separate execution counts
547 for each line because there isn't separate code for each line.  Hence
548 the @command{gcov} output looks like this if you compiled the program with
549 optimization:
551 @smallexample
552       100:   12:if (a != b)
553       100:   13:  c = 1;
554       100:   14:else
555       100:   15:  c = 0;
556 @end smallexample
558 The output shows that this block of code, combined by optimization,
559 executed 100 times.  In one sense this result is correct, because there
560 was only one instruction representing all four of these lines.  However,
561 the output does not indicate how many times the result was 0 and how
562 many times the result was 1.
564 Inlineable functions can create unexpected line counts.  Line counts are
565 shown for the source code of the inlineable function, but what is shown
566 depends on where the function is inlined, or if it is not inlined at all.
568 If the function is not inlined, the compiler must emit an out of line
569 copy of the function, in any object file that needs it.  If
570 @file{fileA.o} and @file{fileB.o} both contain out of line bodies of a
571 particular inlineable function, they will also both contain coverage
572 counts for that function.  When @file{fileA.o} and @file{fileB.o} are
573 linked together, the linker will, on many systems, select one of those
574 out of line bodies for all calls to that function, and remove or ignore
575 the other.  Unfortunately, it will not remove the coverage counters for
576 the unused function body.  Hence when instrumented, all but one use of
577 that function will show zero counts.
579 If the function is inlined in several places, the block structure in
580 each location might not be the same.  For instance, a condition might
581 now be calculable at compile time in some instances.  Because the
582 coverage of all the uses of the inline function will be shown for the
583 same source lines, the line counts themselves might seem inconsistent.
585 Long-running applications can use the @code{_gcov_reset} and @code{_gcov_dump}
586 facilities to restrict profile collection to the program region of
587 interest. Calling @code{_gcov_reset(void)} will clear all profile counters
588 to zero, and calling @code{_gcov_dump(void)} will cause the profile information
589 collected at that point to be dumped to @file{.gcda} output files.
591 @c man end
593 @node Gcov Data Files
594 @section Brief description of @command{gcov} data files
596 @command{gcov} uses two files for profiling.  The names of these files
597 are derived from the original @emph{object} file by substituting the
598 file suffix with either @file{.gcno}, or @file{.gcda}.  The files
599 contain coverage and profile data stored in a platform-independent format.
600 The @file{.gcno} files are placed in the same directory as the object
601 file.  By default, the @file{.gcda} files are also stored in the same
602 directory as the object file, but the GCC @option{-fprofile-dir} option
603 may be used to store the @file{.gcda} files in a separate directory.
605 The @file{.gcno} notes file is generated when the source file is compiled
606 with the GCC @option{-ftest-coverage} option.  It contains information to
607 reconstruct the basic block graphs and assign source line numbers to
608 blocks.
610 The @file{.gcda} count data file is generated when a program containing
611 object files built with the GCC @option{-fprofile-arcs} option is executed.
612 A separate @file{.gcda} file is created for each object file compiled with
613 this option.  It contains arc transition counts, value profile counts, and
614 some summary information.
616 The full details of the file format is specified in @file{gcov-io.h},
617 and functions provided in that header file should be used to access the
618 coverage files.
620 @node Cross-profiling
621 @section Data file relocation to support cross-profiling
623 Running the program will cause profile output to be generated.  For each
624 source file compiled with @option{-fprofile-arcs}, an accompanying @file{.gcda}
625 file will be placed in the object file directory. That implicitly requires
626 running the program on the same system as it was built or having the same
627 absolute directory structure on the target system. The program will try
628 to create the needed directory structure, if it is not already present.
630 To support cross-profiling, a program compiled with @option{-fprofile-arcs}
631 can relocate the data files based on two environment variables:
633 @itemize @bullet
634 @item
635 GCOV_PREFIX contains the prefix to add to the absolute paths
636 in the object file. Prefix can be absolute, or relative.  The
637 default is no prefix.
639 @item
640 GCOV_PREFIX_STRIP indicates the how many initial directory names to strip off
641 the hardwired absolute paths. Default value is 0.
643 @emph{Note:} If GCOV_PREFIX_STRIP is set without GCOV_PREFIX is undefined,
644  then a relative path is made out of the hardwired absolute paths.
645 @end itemize
647 For example, if the object file @file{/user/build/foo.o} was built with
648 @option{-fprofile-arcs}, the final executable will try to create the data file
649 @file{/user/build/foo.gcda} when running on the target system.  This will
650 fail if the corresponding directory does not exist and it is unable to create
651 it.  This can be overcome by, for example, setting the environment as
652 @samp{GCOV_PREFIX=/target/run} and @samp{GCOV_PREFIX_STRIP=1}.  Such a
653 setting will name the data file @file{/target/run/build/foo.gcda}.
655 You must move the data files to the expected directory tree in order to
656 use them for profile directed optimizations (@option{--use-profile}), or to
657 use the @command{gcov} tool.