Программирование для Linux. Профессиональный подход

 array = (char**)calloc(array_size, sizeof(char*));
 assert(array != 0);

 /* Выполнение вводимых пользователем команд. */
 while (!error) {
 printf("Please enter a command: ");
 command_letter = getchar;
 assert(command_letter != EOF);
 switch (command_letter) {

 case 'a':
 fgets(command, sizeof(command), stdin);
 if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,
 &size_or_position) == 2 &&
 array_index < array_size)
 allocate(&(array[array_index]), size_or_position);
 else
 error = 1;
 break;

 case 'd':
 fgets(command, sizeof(command), stdin);
 if (sscanf(command, "%u", &array_index) == 1 &&
 array_index < array_size)
 deallocate(&(array[array_index]));
 else
 error = 1;
 break;

 case 'r':
 fgets(command, sizeof(command), stdin);
 if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,
 &size_or_position) == 2 &&
 array_index < array_size)
 read_from_memory(array[array_index], size_or_position);
 else
 error = 1;
 break;

 case 'w':
 fgets(command, sizeof(command), stdin);
 if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,
 &size_or_position) == 2 &&
 array_index < array_size)
 write_to_memory(array[array_index], size_or_position);
 else
 error = 1;
 break;

 case 'q':
 free((void*)array);
 return 0;

 default:
 error = 1;
 }
 }

 free((void*)array);
 return 1;
}

A.3. Профилирование

Теперь, когда мы знаем, как искать ошибки в программах, настало время разобраться, как ускорить выполнение программы. Профайлер gprof позволяет определить, какие функции требуют наибольших вычислительных ресурсов и тем самым являются кандидатами на оптимизацию. Профилирование полезно также при отладке, поскольку с помощью этого метода можно установить, какие функции вызываются чаще, чем нужно.

Для получения профильной информации необходимо следовать такому алгоритму.

1. Скомпилируйте и скомпонуйте программу с опциями профилирования.

2. Запустите программу, чтобы сгенерировать профильные данные.

3. Вызовите утилиту gprof для отображения и анализа профильных данных.

А.3.1. Простейший калькулятор

Для иллюстрации методики профилирования мы напишем простейшую программу- калькулятор. Чтобы программа выполнялась нетривиальным образом, заставим ее работать с унарными числами, чего не встречается в реальных калькуляторах. Код программы приведен в конце приложения.

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.