Tomato 1.28
[tomato/tomato-null.git] / tools-src / gnu / binutils / gprof / gprof.info-2
blob382f58e5ed9bcc216787b84a5534dbd628b003c7
1 This is gprof.info, produced by makeinfo version 4.2 from gprof.texi.
3 START-INFO-DIR-ENTRY
4 * gprof: (gprof).                Profiling your program's execution
5 END-INFO-DIR-ENTRY
7    This file documents the gprof profiler of the GNU system.
9    Copyright (C) 1988, 92, 97, 98, 99, 2000, 2001 Free Software
10 Foundation, Inc.
12    Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
13 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1 or
14 any later version published by the Free Software Foundation; with no
15 Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover
16 Texts.  A copy of the license is included in the section entitled "GNU
17 Free Documentation License".
19 \x1f
20 File: gprof.info,  Node: Line-by-line,  Next: Annotated Source,  Prev: Call Graph,  Up: Output
22 Line-by-line Profiling
23 ======================
25    `gprof''s `-l' option causes the program to perform "line-by-line"
26 profiling.  In this mode, histogram samples are assigned not to
27 functions, but to individual lines of source code.  The program usually
28 must be compiled with a `-g' option, in addition to `-pg', in order to
29 generate debugging symbols for tracking source code lines.
31    The flat profile is the most useful output table in line-by-line
32 mode.  The call graph isn't as useful as normal, since the current
33 version of `gprof' does not propagate call graph arcs from source code
34 lines to the enclosing function.  The call graph does, however, show
35 each line of code that called each function, along with a count.
37    Here is a section of `gprof''s output, without line-by-line
38 profiling.  Note that `ct_init' accounted for four histogram hits, and
39 13327 calls to `init_block'.
41      Flat profile:
42      
43      Each sample counts as 0.01 seconds.
44        %   cumulative   self              self     total
45       time   seconds   seconds    calls  us/call  us/call  name
46       30.77      0.13     0.04     6335     6.31     6.31  ct_init
47      
48      
49                      Call graph (explanation follows)
50      
51      
52      granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
53      
54      index % time    self  children    called     name
55      
56                      0.00    0.00       1/13496       name_too_long
57                      0.00    0.00      40/13496       deflate
58                      0.00    0.00     128/13496       deflate_fast
59                      0.00    0.00   13327/13496       ct_init
60      [7]      0.0    0.00    0.00   13496         init_block
62    Now let's look at some of `gprof''s output from the same program run,
63 this time with line-by-line profiling enabled.  Note that `ct_init''s
64 four histogram hits are broken down into four lines of source code -
65 one hit occurred on each of lines 349, 351, 382 and 385.  In the call
66 graph, note how `ct_init''s 13327 calls to `init_block' are broken down
67 into one call from line 396, 3071 calls from line 384, 3730 calls from
68 line 385, and 6525 calls from 387.
70      Flat profile:
71      
72      Each sample counts as 0.01 seconds.
73        %   cumulative   self
74       time   seconds   seconds    calls  name
75        7.69      0.10     0.01           ct_init (trees.c:349)
76        7.69      0.11     0.01           ct_init (trees.c:351)
77        7.69      0.12     0.01           ct_init (trees.c:382)
78        7.69      0.13     0.01           ct_init (trees.c:385)
79      
80      
81                      Call graph (explanation follows)
82      
83      
84      granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
85      
86        % time    self  children    called     name
87      
88                  0.00    0.00       1/13496       name_too_long (gzip.c:1440)
89                  0.00    0.00       1/13496       deflate (deflate.c:763)
90                  0.00    0.00       1/13496       ct_init (trees.c:396)
91                  0.00    0.00       2/13496       deflate (deflate.c:727)
92                  0.00    0.00       4/13496       deflate (deflate.c:686)
93                  0.00    0.00       5/13496       deflate (deflate.c:675)
94                  0.00    0.00      12/13496       deflate (deflate.c:679)
95                  0.00    0.00      16/13496       deflate (deflate.c:730)
96                  0.00    0.00     128/13496       deflate_fast (deflate.c:654)
97                  0.00    0.00    3071/13496       ct_init (trees.c:384)
98                  0.00    0.00    3730/13496       ct_init (trees.c:385)
99                  0.00    0.00    6525/13496       ct_init (trees.c:387)
100      [6]  0.0    0.00    0.00   13496         init_block (trees.c:408)
102 \x1f
103 File: gprof.info,  Node: Annotated Source,  Prev: Line-by-line,  Up: Output
105 The Annotated Source Listing
106 ============================
108    `gprof''s `-A' option triggers an annotated source listing, which
109 lists the program's source code, each function labeled with the number
110 of times it was called.  You may also need to specify the `-I' option,
111 if `gprof' can't find the source code files.
113    Compiling with `gcc ... -g -pg -a' augments your program with
114 basic-block counting code, in addition to function counting code.  This
115 enables `gprof' to determine how many times each line of code was
116 executed.  For example, consider the following function, taken from
117 gzip, with line numbers added:
119       1 ulg updcrc(s, n)
120       2     uch *s;
121       3     unsigned n;
122       4 {
123       5     register ulg c;
124       6
125       7     static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
126       8
127       9     if (s == NULL) {
128      10         c = 0xffffffffL;
129      11     } else {
130      12         c = crc;
131      13         if (n) do {
132      14             c = crc_32_tab[...];
133      15         } while (--n);
134      16     }
135      17     crc = c;
136      18     return c ^ 0xffffffffL;
137      19 }
139    `updcrc' has at least five basic-blocks.  One is the function
140 itself.  The `if' statement on line 9 generates two more basic-blocks,
141 one for each branch of the `if'.  A fourth basic-block results from the
142 `if' on line 13, and the contents of the `do' loop form the fifth
143 basic-block.  The compiler may also generate additional basic-blocks to
144 handle various special cases.
146    A program augmented for basic-block counting can be analyzed with
147 `gprof -l -A'.  I also suggest use of the `-x' option, which ensures
148 that each line of code is labeled at least once.  Here is `updcrc''s
149 annotated source listing for a sample `gzip' run:
151                      ulg updcrc(s, n)
152                          uch *s;
153                          unsigned n;
154                  2 ->{
155                          register ulg c;
156      
157                          static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
158      
159                  2 ->    if (s == NULL) {
160                  1 ->   c = 0xffffffffL;
161                  1 ->    } else {
162                  1 ->   c = crc;
163                  1 ->        if (n) do {
164              26312 ->            c = crc_32_tab[...];
165      26312,1,26311 ->        } while (--n);
166                          }
167                  2 ->    crc = c;
168                  2 ->    return c ^ 0xffffffffL;
169                  2 ->}
171    In this example, the function was called twice, passing once through
172 each branch of the `if' statement.  The body of the `do' loop was
173 executed a total of 26312 times.  Note how the `while' statement is
174 annotated.  It began execution 26312 times, once for each iteration
175 through the loop.  One of those times (the last time) it exited, while
176 it branched back to the beginning of the loop 26311 times.
178 \x1f
179 File: gprof.info,  Node: Inaccuracy,  Next: How do I?,  Prev: Output,  Up: Top
181 Inaccuracy of `gprof' Output
182 ****************************
184 * Menu:
186 * Sampling Error::      Statistical margins of error
187 * Assumptions::         Estimating children times
189 \x1f
190 File: gprof.info,  Node: Sampling Error,  Next: Assumptions,  Up: Inaccuracy
192 Statistical Sampling Error
193 ==========================
195    The run-time figures that `gprof' gives you are based on a sampling
196 process, so they are subject to statistical inaccuracy.  If a function
197 runs only a small amount of time, so that on the average the sampling
198 process ought to catch that function in the act only once, there is a
199 pretty good chance it will actually find that function zero times, or
200 twice.
202    By contrast, the number-of-calls and basic-block figures are derived
203 by counting, not sampling.  They are completely accurate and will not
204 vary from run to run if your program is deterministic.
206    The "sampling period" that is printed at the beginning of the flat
207 profile says how often samples are taken.  The rule of thumb is that a
208 run-time figure is accurate if it is considerably bigger than the
209 sampling period.
211    The actual amount of error can be predicted.  For N samples, the
212 _expected_ error is the square-root of N.  For example, if the sampling
213 period is 0.01 seconds and `foo''s run-time is 1 second, N is 100
214 samples (1 second/0.01 seconds), sqrt(N) is 10 samples, so the expected
215 error in `foo''s run-time is 0.1 seconds (10*0.01 seconds), or ten
216 percent of the observed value.  Again, if the sampling period is 0.01
217 seconds and `bar''s run-time is 100 seconds, N is 10000 samples,
218 sqrt(N) is 100 samples, so the expected error in `bar''s run-time is 1
219 second, or one percent of the observed value.  It is likely to vary
220 this much _on the average_ from one profiling run to the next.
221 (_Sometimes_ it will vary more.)
223    This does not mean that a small run-time figure is devoid of
224 information.  If the program's _total_ run-time is large, a small
225 run-time for one function does tell you that that function used an
226 insignificant fraction of the whole program's time.  Usually this means
227 it is not worth optimizing.
229    One way to get more accuracy is to give your program more (but
230 similar) input data so it will take longer.  Another way is to combine
231 the data from several runs, using the `-s' option of `gprof'.  Here is
232 how:
234   1. Run your program once.
236   2. Issue the command `mv gmon.out gmon.sum'.
238   3. Run your program again, the same as before.
240   4. Merge the new data in `gmon.out' into `gmon.sum' with this command:
242           gprof -s EXECUTABLE-FILE gmon.out gmon.sum
244   5. Repeat the last two steps as often as you wish.
246   6. Analyze the cumulative data using this command:
248           gprof EXECUTABLE-FILE gmon.sum > OUTPUT-FILE
250 \x1f
251 File: gprof.info,  Node: Assumptions,  Prev: Sampling Error,  Up: Inaccuracy
253 Estimating `children' Times
254 ===========================
256    Some of the figures in the call graph are estimates--for example, the
257 `children' time values and all the the time figures in caller and
258 subroutine lines.
260    There is no direct information about these measurements in the
261 profile data itself.  Instead, `gprof' estimates them by making an
262 assumption about your program that might or might not be true.
264    The assumption made is that the average time spent in each call to
265 any function `foo' is not correlated with who called `foo'.  If `foo'
266 used 5 seconds in all, and 2/5 of the calls to `foo' came from `a',
267 then `foo' contributes 2 seconds to `a''s `children' time, by
268 assumption.
270    This assumption is usually true enough, but for some programs it is
271 far from true.  Suppose that `foo' returns very quickly when its
272 argument is zero; suppose that `a' always passes zero as an argument,
273 while other callers of `foo' pass other arguments.  In this program,
274 all the time spent in `foo' is in the calls from callers other than `a'.
275 But `gprof' has no way of knowing this; it will blindly and incorrectly
276 charge 2 seconds of time in `foo' to the children of `a'.
278    We hope some day to put more complete data into `gmon.out', so that
279 this assumption is no longer needed, if we can figure out how.  For the
280 nonce, the estimated figures are usually more useful than misleading.
282 \x1f
283 File: gprof.info,  Node: How do I?,  Next: Incompatibilities,  Prev: Inaccuracy,  Up: Top
285 Answers to Common Questions
286 ***************************
288 How do I find which lines in my program were executed the most times?
289      Compile your program with basic-block counting enabled, run it,
290      then use the following pipeline:
292           gprof -l -C OBJFILE | sort -k 3 -n -r
294      This listing will show you the lines in your code executed most
295      often, but not necessarily those that consumed the most time.
297 How do I find which lines in my program called a particular function?
298      Use `gprof -l' and lookup the function in the call graph.  The
299      callers will be broken down by function and line number.
301 How do I analyze a program that runs for less than a second?
302      Try using a shell script like this one:
304           for i in `seq 1 100`; do
305             fastprog
306             mv gmon.out gmon.out.$i
307           done
308           
309           gprof -s fastprog gmon.out.*
310           
311           gprof fastprog gmon.sum
313      If your program is completely deterministic, all the call counts
314      will be simple multiples of 100 (i.e. a function called once in
315      each run will appear with a call count of 100).
317 \x1f
318 File: gprof.info,  Node: Incompatibilities,  Next: Details,  Prev: How do I?,  Up: Top
320 Incompatibilities with Unix `gprof'
321 ***********************************
323    GNU `gprof' and Berkeley Unix `gprof' use the same data file
324 `gmon.out', and provide essentially the same information.  But there
325 are a few differences.
327    * GNU `gprof' uses a new, generalized file format with support for
328      basic-block execution counts and non-realtime histograms.  A magic
329      cookie and version number allows `gprof' to easily identify new
330      style files.  Old BSD-style files can still be read.  *Note File
331      Format::.
333    * For a recursive function, Unix `gprof' lists the function as a
334      parent and as a child, with a `calls' field that lists the number
335      of recursive calls.  GNU `gprof' omits these lines and puts the
336      number of recursive calls in the primary line.
338    * When a function is suppressed from the call graph with `-e', GNU
339      `gprof' still lists it as a subroutine of functions that call it.
341    * GNU `gprof' accepts the `-k' with its argument in the form
342      `from/to', instead of `from to'.
344    * In the annotated source listing, if there are multiple basic
345      blocks on the same line, GNU `gprof' prints all of their counts,
346      separated by commas.
348    * The blurbs, field widths, and output formats are different.  GNU
349      `gprof' prints blurbs after the tables, so that you can see the
350      tables without skipping the blurbs.
352 \x1f
353 File: gprof.info,  Node: Details,  Next: GNU Free Documentation License,  Prev: Incompatibilities,  Up: Top
355 Details of Profiling
356 ********************
358 * Menu:
360 * Implementation::      How a program collects profiling information
361 * File Format::         Format of `gmon.out' files
362 * Internals::           `gprof''s internal operation
363 * Debugging::           Using `gprof''s `-d' option
365 \x1f
366 File: gprof.info,  Node: Implementation,  Next: File Format,  Up: Details
368 Implementation of Profiling
369 ===========================
371    Profiling works by changing how every function in your program is
372 compiled so that when it is called, it will stash away some information
373 about where it was called from.  From this, the profiler can figure out
374 what function called it, and can count how many times it was called.
375 This change is made by the compiler when your program is compiled with
376 the `-pg' option, which causes every function to call `mcount' (or
377 `_mcount', or `__mcount', depending on the OS and compiler) as one of
378 its first operations.
380    The `mcount' routine, included in the profiling library, is
381 responsible for recording in an in-memory call graph table both its
382 parent routine (the child) and its parent's parent.  This is typically
383 done by examining the stack frame to find both the address of the
384 child, and the return address in the original parent.  Since this is a
385 very machine-dependent operation, `mcount' itself is typically a short
386 assembly-language stub routine that extracts the required information,
387 and then calls `__mcount_internal' (a normal C function) with two
388 arguments - `frompc' and `selfpc'.  `__mcount_internal' is responsible
389 for maintaining the in-memory call graph, which records `frompc',
390 `selfpc', and the number of times each of these call arcs was traversed.
392    GCC Version 2 provides a magical function
393 (`__builtin_return_address'), which allows a generic `mcount' function
394 to extract the required information from the stack frame.  However, on
395 some architectures, most notably the SPARC, using this builtin can be
396 very computationally expensive, and an assembly language version of
397 `mcount' is used for performance reasons.
399    Number-of-calls information for library routines is collected by
400 using a special version of the C library.  The programs in it are the
401 same as in the usual C library, but they were compiled with `-pg'.  If
402 you link your program with `gcc ... -pg', it automatically uses the
403 profiling version of the library.
405    Profiling also involves watching your program as it runs, and
406 keeping a histogram of where the program counter happens to be every
407 now and then.  Typically the program counter is looked at around 100
408 times per second of run time, but the exact frequency may vary from
409 system to system.
411    This is done is one of two ways.  Most UNIX-like operating systems
412 provide a `profil()' system call, which registers a memory array with
413 the kernel, along with a scale factor that determines how the program's
414 address space maps into the array.  Typical scaling values cause every
415 2 to 8 bytes of address space to map into a single array slot.  On
416 every tick of the system clock (assuming the profiled program is
417 running), the value of the program counter is examined and the
418 corresponding slot in the memory array is incremented.  Since this is
419 done in the kernel, which had to interrupt the process anyway to handle
420 the clock interrupt, very little additional system overhead is required.
422    However, some operating systems, most notably Linux 2.0 (and
423 earlier), do not provide a `profil()' system call.  On such a system,
424 arrangements are made for the kernel to periodically deliver a signal
425 to the process (typically via `setitimer()'), which then performs the
426 same operation of examining the program counter and incrementing a slot
427 in the memory array.  Since this method requires a signal to be
428 delivered to user space every time a sample is taken, it uses
429 considerably more overhead than kernel-based profiling.  Also, due to
430 the added delay required to deliver the signal, this method is less
431 accurate as well.
433    A special startup routine allocates memory for the histogram and
434 either calls `profil()' or sets up a clock signal handler.  This
435 routine (`monstartup') can be invoked in several ways.  On Linux
436 systems, a special profiling startup file `gcrt0.o', which invokes
437 `monstartup' before `main', is used instead of the default `crt0.o'.
438 Use of this special startup file is one of the effects of using `gcc
439 ... -pg' to link.  On SPARC systems, no special startup files are used.
440 Rather, the `mcount' routine, when it is invoked for the first time
441 (typically when `main' is called), calls `monstartup'.
443    If the compiler's `-a' option was used, basic-block counting is also
444 enabled.  Each object file is then compiled with a static array of
445 counts, initially zero.  In the executable code, every time a new
446 basic-block begins (i.e. when an `if' statement appears), an extra
447 instruction is inserted to increment the corresponding count in the
448 array.  At compile time, a paired array was constructed that recorded
449 the starting address of each basic-block.  Taken together, the two
450 arrays record the starting address of every basic-block, along with the
451 number of times it was executed.
453    The profiling library also includes a function (`mcleanup') which is
454 typically registered using `atexit()' to be called as the program
455 exits, and is responsible for writing the file `gmon.out'.  Profiling
456 is turned off, various headers are output, and the histogram is
457 written, followed by the call-graph arcs and the basic-block counts.
459    The output from `gprof' gives no indication of parts of your program
460 that are limited by I/O or swapping bandwidth.  This is because samples
461 of the program counter are taken at fixed intervals of the program's
462 run time.  Therefore, the time measurements in `gprof' output say
463 nothing about time that your program was not running.  For example, a
464 part of the program that creates so much data that it cannot all fit in
465 physical memory at once may run very slowly due to thrashing, but
466 `gprof' will say it uses little time.  On the other hand, sampling by
467 run time has the advantage that the amount of load due to other users
468 won't directly affect the output you get.
470 \x1f
471 File: gprof.info,  Node: File Format,  Next: Internals,  Prev: Implementation,  Up: Details
473 Profiling Data File Format
474 ==========================
476    The old BSD-derived file format used for profile data does not
477 contain a magic cookie that allows to check whether a data file really
478 is a `gprof' file.  Furthermore, it does not provide a version number,
479 thus rendering changes to the file format almost impossible.  GNU
480 `gprof' uses a new file format that provides these features.  For
481 backward compatibility, GNU `gprof' continues to support the old
482 BSD-derived format, but not all features are supported with it.  For
483 example, basic-block execution counts cannot be accommodated by the old
484 file format.
486    The new file format is defined in header file `gmon_out.h'.  It
487 consists of a header containing the magic cookie and a version number,
488 as well as some spare bytes available for future extensions.  All data
489 in a profile data file is in the native format of the target for which
490 the profile was collected.  GNU `gprof' adapts automatically to the
491 byte-order in use.
493    In the new file format, the header is followed by a sequence of
494 records.  Currently, there are three different record types: histogram
495 records, call-graph arc records, and basic-block execution count
496 records.  Each file can contain any number of each record type.  When
497 reading a file, GNU `gprof' will ensure records of the same type are
498 compatible with each other and compute the union of all records.  For
499 example, for basic-block execution counts, the union is simply the sum
500 of all execution counts for each basic-block.
502 Histogram Records
503 -----------------
505    Histogram records consist of a header that is followed by an array of
506 bins.  The header contains the text-segment range that the histogram
507 spans, the size of the histogram in bytes (unlike in the old BSD
508 format, this does not include the size of the header), the rate of the
509 profiling clock, and the physical dimension that the bin counts
510 represent after being scaled by the profiling clock rate.  The physical
511 dimension is specified in two parts: a long name of up to 15 characters
512 and a single character abbreviation.  For example, a histogram
513 representing real-time would specify the long name as "seconds" and the
514 abbreviation as "s".  This feature is useful for architectures that
515 support performance monitor hardware (which, fortunately, is becoming
516 increasingly common).  For example, under DEC OSF/1, the "uprofile"
517 command can be used to produce a histogram of, say, instruction cache
518 misses.  In this case, the dimension in the histogram header could be
519 set to "i-cache misses" and the abbreviation could be set to "1"
520 (because it is simply a count, not a physical dimension).  Also, the
521 profiling rate would have to be set to 1 in this case.
523    Histogram bins are 16-bit numbers and each bin represent an equal
524 amount of text-space.  For example, if the text-segment is one thousand
525 bytes long and if there are ten bins in the histogram, each bin
526 represents one hundred bytes.
528 Call-Graph Records
529 ------------------
531    Call-graph records have a format that is identical to the one used in
532 the BSD-derived file format.  It consists of an arc in the call graph
533 and a count indicating the number of times the arc was traversed during
534 program execution.  Arcs are specified by a pair of addresses: the
535 first must be within caller's function and the second must be within
536 the callee's function.  When performing profiling at the function
537 level, these addresses can point anywhere within the respective
538 function.  However, when profiling at the line-level, it is better if
539 the addresses are as close to the call-site/entry-point as possible.
540 This will ensure that the line-level call-graph is able to identify
541 exactly which line of source code performed calls to a function.
543 Basic-Block Execution Count Records
544 -----------------------------------
546    Basic-block execution count records consist of a header followed by a
547 sequence of address/count pairs.  The header simply specifies the
548 length of the sequence.  In an address/count pair, the address
549 identifies a basic-block and the count specifies the number of times
550 that basic-block was executed.  Any address within the basic-address can
551 be used.
553 \x1f
554 File: gprof.info,  Node: Internals,  Next: Debugging,  Prev: File Format,  Up: Details
556 `gprof''s Internal Operation
557 ============================
559    Like most programs, `gprof' begins by processing its options.
560 During this stage, it may building its symspec list
561 (`sym_ids.c:sym_id_add'), if options are specified which use symspecs.
562 `gprof' maintains a single linked list of symspecs, which will
563 eventually get turned into 12 symbol tables, organized into six
564 include/exclude pairs - one pair each for the flat profile
565 (INCL_FLAT/EXCL_FLAT), the call graph arcs (INCL_ARCS/EXCL_ARCS),
566 printing in the call graph (INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH), timing propagation
567 in the call graph (INCL_TIME/EXCL_TIME), the annotated source listing
568 (INCL_ANNO/EXCL_ANNO), and the execution count listing
569 (INCL_EXEC/EXCL_EXEC).
571    After option processing, `gprof' finishes building the symspec list
572 by adding all the symspecs in `default_excluded_list' to the exclude
573 lists EXCL_TIME and EXCL_GRAPH, and if line-by-line profiling is
574 specified, EXCL_FLAT as well.  These default excludes are not added to
575 EXCL_ANNO, EXCL_ARCS, and EXCL_EXEC.
577    Next, the BFD library is called to open the object file, verify that
578 it is an object file, and read its symbol table (`core.c:core_init'),
579 using `bfd_canonicalize_symtab' after mallocing an appropriately sized
580 array of symbols.  At this point, function mappings are read (if the
581 `--file-ordering' option has been specified), and the core text space
582 is read into memory (if the `-c' option was given).
584    `gprof''s own symbol table, an array of Sym structures, is now built.
585 This is done in one of two ways, by one of two routines, depending on
586 whether line-by-line profiling (`-l' option) has been enabled.  For
587 normal profiling, the BFD canonical symbol table is scanned.  For
588 line-by-line profiling, every text space address is examined, and a new
589 symbol table entry gets created every time the line number changes.  In
590 either case, two passes are made through the symbol table - one to
591 count the size of the symbol table required, and the other to actually
592 read the symbols.  In between the two passes, a single array of type
593 `Sym' is created of the appropriate length.  Finally,
594 `symtab.c:symtab_finalize' is called to sort the symbol table and
595 remove duplicate entries (entries with the same memory address).
597    The symbol table must be a contiguous array for two reasons.  First,
598 the `qsort' library function (which sorts an array) will be used to
599 sort the symbol table.  Also, the symbol lookup routine
600 (`symtab.c:sym_lookup'), which finds symbols based on memory address,
601 uses a binary search algorithm which requires the symbol table to be a
602 sorted array.  Function symbols are indicated with an `is_func' flag.
603 Line number symbols have no special flags set.  Additionally, a symbol
604 can have an `is_static' flag to indicate that it is a local symbol.
606    With the symbol table read, the symspecs can now be translated into
607 Syms (`sym_ids.c:sym_id_parse').  Remember that a single symspec can
608 match multiple symbols.  An array of symbol tables (`syms') is created,
609 each entry of which is a symbol table of Syms to be included or
610 excluded from a particular listing.  The master symbol table and the
611 symspecs are examined by nested loops, and every symbol that matches a
612 symspec is inserted into the appropriate syms table.  This is done
613 twice, once to count the size of each required symbol table, and again
614 to build the tables, which have been malloced between passes.  From now
615 on, to determine whether a symbol is on an include or exclude symspec
616 list, `gprof' simply uses its standard symbol lookup routine on the
617 appropriate table in the `syms' array.
619    Now the profile data file(s) themselves are read
620 (`gmon_io.c:gmon_out_read'), first by checking for a new-style
621 `gmon.out' header, then assuming this is an old-style BSD `gmon.out' if
622 the magic number test failed.
624    New-style histogram records are read by `hist.c:hist_read_rec'.  For
625 the first histogram record, allocate a memory array to hold all the
626 bins, and read them in.  When multiple profile data files (or files
627 with multiple histogram records) are read, the starting address, ending
628 address, number of bins and sampling rate must match between the
629 various histograms, or a fatal error will result.  If everything
630 matches, just sum the additional histograms into the existing in-memory
631 array.
633    As each call graph record is read (`call_graph.c:cg_read_rec'), the
634 parent and child addresses are matched to symbol table entries, and a
635 call graph arc is created by `cg_arcs.c:arc_add', unless the arc fails
636 a symspec check against INCL_ARCS/EXCL_ARCS.  As each arc is added, a
637 linked list is maintained of the parent's child arcs, and of the child's
638 parent arcs.  Both the child's call count and the arc's call count are
639 incremented by the record's call count.
641    Basic-block records are read (`basic_blocks.c:bb_read_rec'), but
642 only if line-by-line profiling has been selected.  Each basic-block
643 address is matched to a corresponding line symbol in the symbol table,
644 and an entry made in the symbol's bb_addr and bb_calls arrays.  Again,
645 if multiple basic-block records are present for the same address, the
646 call counts are cumulative.
648    A gmon.sum file is dumped, if requested (`gmon_io.c:gmon_out_write').
650    If histograms were present in the data files, assign them to symbols
651 (`hist.c:hist_assign_samples') by iterating over all the sample bins
652 and assigning them to symbols.  Since the symbol table is sorted in
653 order of ascending memory addresses, we can simple follow along in the
654 symbol table as we make our pass over the sample bins.  This step
655 includes a symspec check against INCL_FLAT/EXCL_FLAT.  Depending on the
656 histogram scale factor, a sample bin may span multiple symbols, in
657 which case a fraction of the sample count is allocated to each symbol,
658 proportional to the degree of overlap.  This effect is rare for normal
659 profiling, but overlaps are more common during line-by-line profiling,
660 and can cause each of two adjacent lines to be credited with half a
661 hit, for example.
663    If call graph data is present, `cg_arcs.c:cg_assemble' is called.
664 First, if `-c' was specified, a machine-dependent routine (`find_call')
665 scans through each symbol's machine code, looking for subroutine call
666 instructions, and adding them to the call graph with a zero call count.
667 A topological sort is performed by depth-first numbering all the
668 symbols (`cg_dfn.c:cg_dfn'), so that children are always numbered less
669 than their parents, then making a array of pointers into the symbol
670 table and sorting it into numerical order, which is reverse topological
671 order (children appear before parents).  Cycles are also detected at
672 this point, all members of which are assigned the same topological
673 number.  Two passes are now made through this sorted array of symbol
674 pointers.  The first pass, from end to beginning (parents to children),
675 computes the fraction of child time to propagate to each parent and a
676 print flag.  The print flag reflects symspec handling of
677 INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH, with a parent's include or exclude (print or no
678 print) property being propagated to its children, unless they
679 themselves explicitly appear in INCL_GRAPH or EXCL_GRAPH.  A second
680 pass, from beginning to end (children to parents) actually propagates
681 the timings along the call graph, subject to a check against
682 INCL_TIME/EXCL_TIME.  With the print flag, fractions, and timings now
683 stored in the symbol structures, the topological sort array is now
684 discarded, and a new array of pointers is assembled, this time sorted
685 by propagated time.
687    Finally, print the various outputs the user requested, which is now
688 fairly straightforward.  The call graph (`cg_print.c:cg_print') and
689 flat profile (`hist.c:hist_print') are regurgitations of values already
690 computed.  The annotated source listing
691 (`basic_blocks.c:print_annotated_source') uses basic-block information,
692 if present, to label each line of code with call counts, otherwise only
693 the function call counts are presented.
695    The function ordering code is marginally well documented in the
696 source code itself (`cg_print.c').  Basically, the functions with the
697 most use and the most parents are placed first, followed by other
698 functions with the most use, followed by lower use functions, followed
699 by unused functions at the end.
701 \x1f
702 File: gprof.info,  Node: Debugging,  Prev: Internals,  Up: Details
704 Debugging `gprof'
705 -----------------
707    If `gprof' was compiled with debugging enabled, the `-d' option
708 triggers debugging output (to stdout) which can be helpful in
709 understanding its operation.  The debugging number specified is
710 interpreted as a sum of the following options:
712 2 - Topological sort
713      Monitor depth-first numbering of symbols during call graph analysis
715 4 - Cycles
716      Shows symbols as they are identified as cycle heads
718 16 - Tallying
719      As the call graph arcs are read, show each arc and how the total
720      calls to each function are tallied
722 32 - Call graph arc sorting
723      Details sorting individual parents/children within each call graph
724      entry
726 64 - Reading histogram and call graph records
727      Shows address ranges of histograms as they are read, and each call
728      graph arc
730 128 - Symbol table
731      Reading, classifying, and sorting the symbol table from the object
732      file.  For line-by-line profiling (`-l' option), also shows line
733      numbers being assigned to memory addresses.
735 256 - Static call graph
736      Trace operation of `-c' option
738 512 - Symbol table and arc table lookups
739      Detail operation of lookup routines
741 1024 - Call graph propagation
742      Shows how function times are propagated along the call graph
744 2048 - Basic-blocks
745      Shows basic-block records as they are read from profile data (only
746      meaningful with `-l' option)
748 4096 - Symspecs
749      Shows symspec-to-symbol pattern matching operation
751 8192 - Annotate source
752      Tracks operation of `-A' option