Fix typos in ChangeLog; fix dates in copyright notices
[platform/upstream/binutils.git] / gprof / gprof.texi
1 \input texinfo @c -*-texinfo-*-
2 @setfilename gprof.info
3 @c Copyright 1988, 1992, 1993, 1998, 1999, 2000
4 @c Free Software Foundation, Inc.
5 @settitle GNU gprof
6 @setchapternewpage odd
7
8 @ifinfo
9 @c This is a dir.info fragment to support semi-automated addition of
10 @c manuals to an info tree.  zoo@cygnus.com is developing this facility.
11 @format
12 START-INFO-DIR-ENTRY
13 * gprof: (gprof).                Profiling your program's execution
14 END-INFO-DIR-ENTRY
15 @end format
16 @end ifinfo
17
18 @ifinfo
19 This file documents the gprof profiler of the GNU system.
20
21 Copyright (C) 1988, 92, 97, 98, 99, 2000 Free Software Foundation, Inc.
22
23       Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
24       under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
25       or any later version published by the Free Software Foundation;
26       with no Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no
27       Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in the
28       section entitled "GNU Free Documentation License".
29
30 @ignore
31 Permission is granted to process this file through Tex and print the
32 results, provided the printed document carries copying permission
33 notice identical to this one except for the removal of this paragraph
34 (this paragraph not being relevant to the printed manual).
35
36 @end ignore
37 @end ifinfo
38
39 @finalout
40 @smallbook
41
42 @titlepage
43 @title GNU gprof
44 @subtitle The @sc{gnu} Profiler 
45 @author Jay Fenlason and Richard Stallman
46
47 @page
48
49 This manual describes the @sc{gnu} profiler, @code{gprof}, and how you
50 can use it to determine which parts of a program are taking most of the
51 execution time.  We assume that you know how to write, compile, and
52 execute programs.  @sc{gnu} @code{gprof} was written by Jay Fenlason.
53
54 @vskip 0pt plus 1filll
55 Copyright @copyright{} 1988, 92, 97, 98, 99, 2000 Free Software Foundation, Inc.
56
57       Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
58       under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
59       or any later version published by the Free Software Foundation;
60       with no Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no
61       Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in the
62       section entitled "GNU Free Documentation License".
63
64 @end titlepage
65
66 @ifinfo
67 @node Top
68 @top Profiling a Program: Where Does It Spend Its Time?
69
70 This manual describes the @sc{gnu} profiler, @code{gprof}, and how you
71 can use it to determine which parts of a program are taking most of the
72 execution time.  We assume that you know how to write, compile, and
73 execute programs.  @sc{gnu} @code{gprof} was written by Jay Fenlason.
74
75 This document is distributed under the terms of the GNU Free
76 Documentation License.  A copy of the license is included in the
77 section entitled "GNU Free Documentation License".
78
79 @menu
80 * Introduction::        What profiling means, and why it is useful.
81
82 * Compiling::           How to compile your program for profiling.
83 * Executing::           Executing your program to generate profile data
84 * Invoking::            How to run @code{gprof}, and its options
85
86 * Output::              Interpreting @code{gprof}'s output
87
88 * Inaccuracy::          Potential problems you should be aware of
89 * How do I?::           Answers to common questions
90 * Incompatibilities::   (between @sc{gnu} @code{gprof} and Unix @code{gprof}.)
91 * Details::             Details of how profiling is done
92 * GNU Free Documentation License::  GNU Free Documentation License
93 @end menu
94 @end ifinfo
95
96 @node Introduction
97 @chapter Introduction to Profiling
98
99 Profiling allows you to learn where your program spent its time and which
100 functions called which other functions while it was executing.  This
101 information can show you which pieces of your program are slower than you
102 expected, and might be candidates for rewriting to make your program
103 execute faster.  It can also tell you which functions are being called more
104 or less often than you expected.  This may help you spot bugs that had
105 otherwise been unnoticed.
106
107 Since the profiler uses information collected during the actual execution
108 of your program, it can be used on programs that are too large or too
109 complex to analyze by reading the source.  However, how your program is run
110 will affect the information that shows up in the profile data.  If you
111 don't use some feature of your program while it is being profiled, no
112 profile information will be generated for that feature.
113
114 Profiling has several steps:
115
116 @itemize @bullet
117 @item
118 You must compile and link your program with profiling enabled.
119 @xref{Compiling}.
120
121 @item
122 You must execute your program to generate a profile data file.
123 @xref{Executing}.
124
125 @item
126 You must run @code{gprof} to analyze the profile data.
127 @xref{Invoking}.
128 @end itemize
129
130 The next three chapters explain these steps in greater detail.
131
132 Several forms of output are available from the analysis.
133
134 The @dfn{flat profile} shows how much time your program spent in each function,
135 and how many times that function was called.  If you simply want to know
136 which functions burn most of the cycles, it is stated concisely here.
137 @xref{Flat Profile}.
138
139 The @dfn{call graph} shows, for each function, which functions called it, which
140 other functions it called, and how many times.  There is also an estimate
141 of how much time was spent in the subroutines of each function.  This can
142 suggest places where you might try to eliminate function calls that use a
143 lot of time.  @xref{Call Graph}.
144
145 The @dfn{annotated source} listing is a copy of the program's
146 source code, labeled with the number of times each line of the
147 program was executed.  @xref{Annotated Source}.
148
149 To better understand how profiling works, you may wish to read
150 a description of its implementation.
151 @xref{Implementation}.
152
153 @node Compiling
154 @chapter Compiling a Program for Profiling
155
156 The first step in generating profile information for your program is
157 to compile and link it with profiling enabled.
158
159 To compile a source file for profiling, specify the @samp{-pg} option when
160 you run the compiler.  (This is in addition to the options you normally
161 use.)
162
163 To link the program for profiling, if you use a compiler such as @code{cc}
164 to do the linking, simply specify @samp{-pg} in addition to your usual
165 options.  The same option, @samp{-pg}, alters either compilation or linking
166 to do what is necessary for profiling.  Here are examples:
167
168 @example
169 cc -g -c myprog.c utils.c -pg
170 cc -o myprog myprog.o utils.o -pg
171 @end example
172
173 The @samp{-pg} option also works with a command that both compiles and links:
174
175 @example
176 cc -o myprog myprog.c utils.c -g -pg
177 @end example
178
179 If you run the linker @code{ld} directly instead of through a compiler
180 such as @code{cc}, you may have to specify a profiling startup file
181 @file{gcrt0.o} as the first input file instead of the usual startup
182 file @file{crt0.o}.  In addition, you would probably want to
183 specify the profiling C library, @file{libc_p.a}, by writing
184 @samp{-lc_p} instead of the usual @samp{-lc}.  This is not absolutely
185 necessary, but doing this gives you number-of-calls information for
186 standard library functions such as @code{read} and @code{open}.  For
187 example:
188
189 @example
190 ld -o myprog /lib/gcrt0.o myprog.o utils.o -lc_p
191 @end example
192
193 If you compile only some of the modules of the program with @samp{-pg}, you
194 can still profile the program, but you won't get complete information about
195 the modules that were compiled without @samp{-pg}.  The only information
196 you get for the functions in those modules is the total time spent in them;
197 there is no record of how many times they were called, or from where.  This
198 will not affect the flat profile (except that the @code{calls} field for
199 the functions will be blank), but will greatly reduce the usefulness of the
200 call graph.
201
202 If you wish to perform line-by-line profiling,
203 you will also need to specify the @samp{-g} option,
204 instructing the compiler to insert debugging symbols into the program
205 that match program addresses to source code lines.
206 @xref{Line-by-line}.
207
208 In addition to the @samp{-pg} and @samp{-g} options,
209 you may also wish to specify the @samp{-a} option when compiling.
210 This will instrument
211 the program to perform basic-block counting.  As the program runs,
212 it will count how many times it executed each branch of each @samp{if}
213 statement, each iteration of each @samp{do} loop, etc.  This will
214 enable @code{gprof} to construct an annotated source code
215 listing showing how many times each line of code was executed.
216
217 @node Executing
218 @chapter Executing the Program
219
220 Once the program is compiled for profiling, you must run it in order to
221 generate the information that @code{gprof} needs.  Simply run the program
222 as usual, using the normal arguments, file names, etc.  The program should
223 run normally, producing the same output as usual.  It will, however, run
224 somewhat slower than normal because of the time spent collecting and the
225 writing the profile data.
226
227 The way you run the program---the arguments and input that you give
228 it---may have a dramatic effect on what the profile information shows.  The
229 profile data will describe the parts of the program that were activated for
230 the particular input you use.  For example, if the first command you give
231 to your program is to quit, the profile data will show the time used in
232 initialization and in cleanup, but not much else.
233
234 Your program will write the profile data into a file called @file{gmon.out}
235 just before exiting.  If there is already a file called @file{gmon.out},
236 its contents are overwritten.  There is currently no way to tell the
237 program to write the profile data under a different name, but you can rename
238 the file afterward if you are concerned that it may be overwritten.
239
240 In order to write the @file{gmon.out} file properly, your program must exit
241 normally: by returning from @code{main} or by calling @code{exit}.  Calling
242 the low-level function @code{_exit} does not write the profile data, and
243 neither does abnormal termination due to an unhandled signal.
244
245 The @file{gmon.out} file is written in the program's @emph{current working
246 directory} at the time it exits.  This means that if your program calls
247 @code{chdir}, the @file{gmon.out} file will be left in the last directory
248 your program @code{chdir}'d to.  If you don't have permission to write in
249 this directory, the file is not written, and you will get an error message.
250
251 Older versions of the @sc{gnu} profiling library may also write a file
252 called @file{bb.out}.  This file, if present, contains an human-readable
253 listing of the basic-block execution counts.  Unfortunately, the
254 appearance of a human-readable @file{bb.out} means the basic-block
255 counts didn't get written into @file{gmon.out}.
256 The Perl script @code{bbconv.pl}, included with the @code{gprof}
257 source distribution, will convert a @file{bb.out} file into
258 a format readable by @code{gprof}.
259
260 @node Invoking
261 @chapter @code{gprof} Command Summary
262
263 After you have a profile data file @file{gmon.out}, you can run @code{gprof}
264 to interpret the information in it.  The @code{gprof} program prints a
265 flat profile and a call graph on standard output.  Typically you would
266 redirect the output of @code{gprof} into a file with @samp{>}.
267
268 You run @code{gprof} like this:
269
270 @smallexample
271 gprof @var{options} [@var{executable-file} [@var{profile-data-files}@dots{}]] [> @var{outfile}]
272 @end smallexample
273
274 @noindent
275 Here square-brackets indicate optional arguments.
276
277 If you omit the executable file name, the file @file{a.out} is used.  If
278 you give no profile data file name, the file @file{gmon.out} is used.  If
279 any file is not in the proper format, or if the profile data file does not
280 appear to belong to the executable file, an error message is printed.
281
282 You can give more than one profile data file by entering all their names
283 after the executable file name; then the statistics in all the data files
284 are summed together.
285
286 The order of these options does not matter.
287
288 @menu
289 * Output Options::      Controlling @code{gprof}'s output style
290 * Analysis Options::    Controlling how @code{gprof} analyses its data
291 * Miscellaneous Options::
292 * Deprecated Options::  Options you no longer need to use, but which
293                             have been retained for compatibility
294 * Symspecs::            Specifying functions to include or exclude
295 @end menu
296
297 @node Output Options,Analysis Options,,Invoking
298 @section Output Options
299
300 These options specify which of several output formats
301 @code{gprof} should produce.
302
303 Many of these options take an optional @dfn{symspec} to specify
304 functions to be included or excluded.  These options can be
305 specified multiple times, with different symspecs, to include
306 or exclude sets of symbols.  @xref{Symspecs}.
307
308 Specifying any of these options overrides the default (@samp{-p -q}),
309 which prints a flat profile and call graph analysis
310 for all functions.
311
312 @table @code
313
314 @item -A[@var{symspec}]
315 @itemx --annotated-source[=@var{symspec}]
316 The @samp{-A} option causes @code{gprof} to print annotated source code.
317 If @var{symspec} is specified, print output only for matching symbols.
318 @xref{Annotated Source}.
319
320 @item -b
321 @itemx --brief
322 If the @samp{-b} option is given, @code{gprof} doesn't print the
323 verbose blurbs that try to explain the meaning of all of the fields in
324 the tables.  This is useful if you intend to print out the output, or
325 are tired of seeing the blurbs.
326
327 @item -C[@var{symspec}]
328 @itemx --exec-counts[=@var{symspec}]
329 The @samp{-C} option causes @code{gprof} to
330 print a tally of functions and the number of times each was called.
331 If @var{symspec} is specified, print tally only for matching symbols.
332
333 If the profile data file contains basic-block count records, specifying
334 the @samp{-l} option, along with @samp{-C}, will cause basic-block
335 execution counts to be tallied and displayed.
336
337 @item -i
338 @itemx --file-info
339 The @samp{-i} option causes @code{gprof} to display summary information
340 about the profile data file(s) and then exit.  The number of histogram,
341 call graph, and basic-block count records is displayed.
342
343 @item -I @var{dirs}
344 @itemx --directory-path=@var{dirs}
345 The @samp{-I} option specifies a list of search directories in
346 which to find source files.  Environment variable @var{GPROF_PATH}
347 can also be used to convey this information.
348 Used mostly for annotated source output.
349
350 @item -J[@var{symspec}]
351 @itemx --no-annotated-source[=@var{symspec}]
352 The @samp{-J} option causes @code{gprof} not to
353 print annotated source code.
354 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints annotated source,
355 but excludes matching symbols.
356
357 @item -L
358 @itemx --print-path
359 Normally, source filenames are printed with the path
360 component suppressed.  The @samp{-L} option causes @code{gprof}
361 to print the full pathname of
362 source filenames, which is determined
363 from symbolic debugging information in the image file
364 and is relative to the directory in which the compiler
365 was invoked.
366
367 @item -p[@var{symspec}]
368 @itemx --flat-profile[=@var{symspec}]
369 The @samp{-p} option causes @code{gprof} to print a flat profile.
370 If @var{symspec} is specified, print flat profile only for matching symbols.
371 @xref{Flat Profile}.
372
373 @item -P[@var{symspec}]
374 @itemx --no-flat-profile[=@var{symspec}]
375 The @samp{-P} option causes @code{gprof} to suppress printing a flat profile.
376 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints a flat profile,
377 but excludes matching symbols.
378
379 @item -q[@var{symspec}]
380 @itemx --graph[=@var{symspec}]
381 The @samp{-q} option causes @code{gprof} to print the call graph analysis.
382 If @var{symspec} is specified, print call graph only for matching symbols
383 and their children.
384 @xref{Call Graph}.
385
386 @item -Q[@var{symspec}]
387 @itemx --no-graph[=@var{symspec}]
388 The @samp{-Q} option causes @code{gprof} to suppress printing the
389 call graph.
390 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints a call graph,
391 but excludes matching symbols.
392
393 @item -y
394 @itemx --separate-files
395 This option affects annotated source output only.
396 Normally, @code{gprof} prints annotated source files
397 to standard-output.  If this option is specified,
398 annotated source for a file named @file{path/@var{filename}}
399 is generated in the file @file{@var{filename}-ann}.  If the underlying
400 filesystem would truncate @file{@var{filename}-ann} so that it
401 overwrites the original @file{@var{filename}}, @code{gprof} generates
402 annotated source in the file @file{@var{filename}.ann} instead (if the
403 original file name has an extension, that extension is @emph{replaced}
404 with @file{.ann}).
405
406 @item -Z[@var{symspec}]
407 @itemx --no-exec-counts[=@var{symspec}]
408 The @samp{-Z} option causes @code{gprof} not to
409 print a tally of functions and the number of times each was called.
410 If @var{symspec} is specified, print tally, but exclude matching symbols.
411
412 @item --function-ordering
413 The @samp{--function-ordering} option causes @code{gprof} to print a
414 suggested function ordering for the program based on profiling data.
415 This option suggests an ordering which may improve paging, tlb and
416 cache behavior for the program on systems which support arbitrary
417 ordering of functions in an executable.
418
419 The exact details of how to force the linker to place functions
420 in a particular order is system dependent and out of the scope of this
421 manual.
422
423 @item --file-ordering @var{map_file}
424 The @samp{--file-ordering} option causes @code{gprof} to print a
425 suggested .o link line ordering for the program based on profiling data.
426 This option suggests an ordering which may improve paging, tlb and
427 cache behavior for the program on systems which do not support arbitrary
428 ordering of functions in an executable.
429
430 Use of the @samp{-a} argument is highly recommended with this option.
431
432 The @var{map_file} argument is a pathname to a file which provides
433 function name to object file mappings.  The format of the file is similar to
434 the output of the program @code{nm}.
435
436 @smallexample
437 @group
438 c-parse.o:00000000 T yyparse
439 c-parse.o:00000004 C yyerrflag
440 c-lang.o:00000000 T maybe_objc_method_name
441 c-lang.o:00000000 T print_lang_statistics
442 c-lang.o:00000000 T recognize_objc_keyword
443 c-decl.o:00000000 T print_lang_identifier
444 c-decl.o:00000000 T print_lang_type
445 @dots{}
446
447 @end group
448 @end smallexample
449
450 To create a @var{map_file} with @sc{gnu} @code{nm}, type a command like
451 @kbd{nm --extern-only --defined-only -v --print-file-name program-name}.
452
453 @item -T
454 @itemx --traditional
455 The @samp{-T} option causes @code{gprof} to print its output in
456 ``traditional'' BSD style.
457
458 @item -w @var{width}
459 @itemx --width=@var{width}
460 Sets width of output lines to @var{width}.
461 Currently only used when printing the function index at the bottom
462 of the call graph.
463
464 @item -x
465 @itemx --all-lines
466 This option affects annotated source output only.
467 By default, only the lines at the beginning of a basic-block
468 are annotated.  If this option is specified, every line in
469 a basic-block is annotated by repeating the annotation for the
470 first line.  This behavior is similar to @code{tcov}'s @samp{-a}.
471
472 @item --demangle[=@var{style}]
473 @itemx --no-demangle
474 These options control whether C++ symbol names should be demangled when
475 printing output.  The default is to demangle symbols.  The
476 @code{--no-demangle} option may be used to turn off demangling. Different 
477 compilers have different mangling styles.  The optional demangling style 
478 argument can be used to choose an appropriate demangling style for your 
479 compiler.
480 @end table
481
482 @node Analysis Options,Miscellaneous Options,Output Options,Invoking
483 @section Analysis Options
484
485 @table @code
486
487 @item -a
488 @itemx --no-static
489 The @samp{-a} option causes @code{gprof} to suppress the printing of
490 statically declared (private) functions.  (These are functions whose
491 names are not listed as global, and which are not visible outside the
492 file/function/block where they were defined.)  Time spent in these
493 functions, calls to/from them, etc, will all be attributed to the
494 function that was loaded directly before it in the executable file.
495 @c This is compatible with Unix @code{gprof}, but a bad idea.  
496 This option affects both the flat profile and the call graph.
497
498 @item -c
499 @itemx --static-call-graph
500 The @samp{-c} option causes the call graph of the program to be
501 augmented by a heuristic which examines the text space of the object
502 file and identifies function calls in the binary machine code.
503 Since normal call graph records are only generated when functions are
504 entered, this option identifies children that could have been called,
505 but never were.  Calls to functions that were not compiled with
506 profiling enabled are also identified, but only if symbol table
507 entries are present for them.
508 Calls to dynamic library routines are typically @emph{not} found
509 by this option.
510 Parents or children identified via this heuristic
511 are indicated in the call graph with call counts of @samp{0}.
512
513 @item -D
514 @itemx --ignore-non-functions
515 The @samp{-D} option causes @code{gprof} to ignore symbols which
516 are not known to be functions.  This option will give more accurate
517 profile data on systems where it is supported (Solaris and HPUX for
518 example).
519
520 @item -k @var{from}/@var{to}
521 The @samp{-k} option allows you to delete from the call graph any arcs from
522 symbols matching symspec @var{from} to those matching symspec @var{to}.
523
524 @item -l
525 @itemx --line
526 The @samp{-l} option enables line-by-line profiling, which causes
527 histogram hits to be charged to individual source code lines,
528 instead of functions.
529 If the program was compiled with basic-block counting enabled,
530 this option will also identify how many times each line of
531 code was executed.
532 While line-by-line profiling can help isolate where in a large function
533 a program is spending its time, it also significantly increases
534 the running time of @code{gprof}, and magnifies statistical
535 inaccuracies.
536 @xref{Sampling Error}.
537
538 @item -m @var{num}
539 @itemx --min-count=@var{num}
540 This option affects execution count output only.
541 Symbols that are executed less than @var{num} times are suppressed.
542
543 @item -n[@var{symspec}]
544 @itemx --time[=@var{symspec}]
545 The @samp{-n} option causes @code{gprof}, in its call graph analysis,
546 to only propagate times for symbols matching @var{symspec}.
547
548 @item -N[@var{symspec}]
549 @itemx --no-time[=@var{symspec}]
550 The @samp{-n} option causes @code{gprof}, in its call graph analysis,
551 not to propagate times for symbols matching @var{symspec}.
552
553 @item -z
554 @itemx --display-unused-functions
555 If you give the @samp{-z} option, @code{gprof} will mention all
556 functions in the flat profile, even those that were never called, and
557 that had no time spent in them.  This is useful in conjunction with the
558 @samp{-c} option for discovering which routines were never called.
559
560 @end table
561
562 @node Miscellaneous Options,Deprecated Options,Analysis Options,Invoking
563 @section Miscellaneous Options
564
565 @table @code
566
567 @item -d[@var{num}]
568 @itemx --debug[=@var{num}]
569 The @samp{-d @var{num}} option specifies debugging options.
570 If @var{num} is not specified, enable all debugging.
571 @xref{Debugging}.
572
573 @item -O@var{name}
574 @itemx --file-format=@var{name}
575 Selects the format of the profile data files.  Recognized formats are
576 @samp{auto} (the default), @samp{bsd}, @samp{4.4bsd}, @samp{magic}, and
577 @samp{prof} (not yet supported).
578
579 @item -s
580 @itemx --sum
581 The @samp{-s} option causes @code{gprof} to summarize the information
582 in the profile data files it read in, and write out a profile data
583 file called @file{gmon.sum}, which contains all the information from
584 the profile data files that @code{gprof} read in.  The file @file{gmon.sum}
585 may be one of the specified input files; the effect of this is to
586 merge the data in the other input files into @file{gmon.sum}.
587
588 Eventually you can run @code{gprof} again without @samp{-s} to analyze the
589 cumulative data in the file @file{gmon.sum}.
590
591 @item -v
592 @itemx --version
593 The @samp{-v} flag causes @code{gprof} to print the current version
594 number, and then exit.
595
596 @end table
597
598 @node Deprecated Options,Symspecs,Miscellaneous Options,Invoking
599 @section Deprecated Options
600
601 @table @code
602
603 These options have been replaced with newer versions that use symspecs.
604
605 @item -e @var{function_name}
606 The @samp{-e @var{function}} option tells @code{gprof} to not print
607 information about the function @var{function_name} (and its
608 children@dots{}) in the call graph.  The function will still be listed
609 as a child of any functions that call it, but its index number will be
610 shown as @samp{[not printed]}.  More than one @samp{-e} option may be
611 given; only one @var{function_name} may be indicated with each @samp{-e}
612 option. 
613
614 @item -E @var{function_name}
615 The @code{-E @var{function}} option works like the @code{-e} option, but
616 time spent in the function (and children who were not called from
617 anywhere else), will not be used to compute the percentages-of-time for
618 the call graph.  More than one @samp{-E} option may be given; only one
619 @var{function_name} may be indicated with each @samp{-E} option.
620
621 @item -f @var{function_name}
622 The @samp{-f @var{function}} option causes @code{gprof} to limit the
623 call graph to the function @var{function_name} and its children (and
624 their children@dots{}).  More than one @samp{-f} option may be given;
625 only one @var{function_name} may be indicated with each @samp{-f}
626 option.  
627
628 @item -F @var{function_name}
629 The @samp{-F @var{function}} option works like the @code{-f} option, but
630 only time spent in the function and its children (and their
631 children@dots{}) will be used to determine total-time and
632 percentages-of-time for the call graph.  More than one @samp{-F} option
633 may be given; only one @var{function_name} may be indicated with each
634 @samp{-F} option.  The @samp{-F} option overrides the @samp{-E} option.
635
636 @end table
637
638 Note that only one function can be specified with each @code{-e},
639 @code{-E}, @code{-f} or @code{-F} option.  To specify more than one
640 function, use multiple options.  For example, this command:
641
642 @example
643 gprof -e boring -f foo -f bar myprogram > gprof.output
644 @end example
645
646 @noindent
647 lists in the call graph all functions that were reached from either
648 @code{foo} or @code{bar} and were not reachable from @code{boring}.
649
650 @node Symspecs,,Deprecated Options,Invoking
651 @section Symspecs
652
653 Many of the output options allow functions to be included or excluded
654 using @dfn{symspecs} (symbol specifications), which observe the
655 following syntax:
656
657 @example
658   filename_containing_a_dot
659 | funcname_not_containing_a_dot
660 | linenumber
661 | ( [ any_filename ] `:' ( any_funcname | linenumber ) )
662 @end example
663
664 Here are some sample symspecs:
665
666 @table @samp
667 @item main.c
668 Selects everything in file @file{main.c}---the
669 dot in the string tells @code{gprof} to interpret
670 the string as a filename, rather than as
671 a function name.  To select a file whose
672 name does not contain a dot, a trailing colon
673 should be specified.  For example, @samp{odd:} is
674 interpreted as the file named @file{odd}.
675
676 @item main
677 Selects all functions named @samp{main}.
678
679 Note that there may be multiple instances of the same function name
680 because some of the definitions may be local (i.e., static).  Unless a
681 function name is unique in a program, you must use the colon notation
682 explained below to specify a function from a specific source file.
683
684 Sometimes, function names contain dots.  In such cases, it is necessary
685 to add a leading colon to the name.  For example, @samp{:.mul} selects
686 function @samp{.mul}.
687
688 In some object file formats, symbols have a leading underscore.
689 @code{gprof} will normally not print these underscores.  When you name a
690 symbol in a symspec, you should type it exactly as @code{gprof} prints
691 it in its output.  For example, if the compiler produces a symbol
692 @samp{_main} from your @code{main} function, @code{gprof} still prints
693 it as @samp{main} in its output, so you should use @samp{main} in
694 symspecs.
695
696 @item main.c:main
697 Selects function @samp{main} in file @file{main.c}.
698
699 @item main.c:134
700 Selects line 134 in file @file{main.c}.
701 @end table
702
703 @node Output
704 @chapter Interpreting @code{gprof}'s Output
705
706 @code{gprof} can produce several different output styles, the
707 most important of which are described below.  The simplest output
708 styles (file information, execution count, and function and file ordering)
709 are not described here, but are documented with the respective options
710 that trigger them.
711 @xref{Output Options}.
712
713 @menu
714 * Flat Profile::        The flat profile shows how much time was spent
715                             executing directly in each function.
716 * Call Graph::          The call graph shows which functions called which
717                             others, and how much time each function used
718                             when its subroutine calls are included.
719 * Line-by-line::        @code{gprof} can analyze individual source code lines
720 * Annotated Source::    The annotated source listing displays source code
721                             labeled with execution counts
722 @end menu
723
724
725 @node Flat Profile,Call Graph,,Output
726 @section The Flat Profile
727 @cindex flat profile
728
729 The @dfn{flat profile} shows the total amount of time your program
730 spent executing each function.  Unless the @samp{-z} option is given,
731 functions with no apparent time spent in them, and no apparent calls
732 to them, are not mentioned.  Note that if a function was not compiled
733 for profiling, and didn't run long enough to show up on the program
734 counter histogram, it will be indistinguishable from a function that
735 was never called.
736
737 This is part of a flat profile for a small program:
738
739 @smallexample
740 @group
741 Flat profile:
742
743 Each sample counts as 0.01 seconds.
744   %   cumulative   self              self     total           
745  time   seconds   seconds    calls  ms/call  ms/call  name    
746  33.34      0.02     0.02     7208     0.00     0.00  open
747  16.67      0.03     0.01      244     0.04     0.12  offtime
748  16.67      0.04     0.01        8     1.25     1.25  memccpy
749  16.67      0.05     0.01        7     1.43     1.43  write
750  16.67      0.06     0.01                             mcount
751   0.00      0.06     0.00      236     0.00     0.00  tzset
752   0.00      0.06     0.00      192     0.00     0.00  tolower
753   0.00      0.06     0.00       47     0.00     0.00  strlen
754   0.00      0.06     0.00       45     0.00     0.00  strchr
755   0.00      0.06     0.00        1     0.00    50.00  main
756   0.00      0.06     0.00        1     0.00     0.00  memcpy
757   0.00      0.06     0.00        1     0.00    10.11  print
758   0.00      0.06     0.00        1     0.00     0.00  profil
759   0.00      0.06     0.00        1     0.00    50.00  report
760 @dots{}
761 @end group
762 @end smallexample
763
764 @noindent
765 The functions are sorted by first by decreasing run-time spent in them,
766 then by decreasing number of calls, then alphabetically by name.  The
767 functions @samp{mcount} and @samp{profil} are part of the profiling
768 apparatus and appear in every flat profile; their time gives a measure of
769 the amount of overhead due to profiling.
770
771 Just before the column headers, a statement appears indicating
772 how much time each sample counted as.
773 This @dfn{sampling period} estimates the margin of error in each of the time
774 figures.  A time figure that is not much larger than this is not
775 reliable.  In this example, each sample counted as 0.01 seconds,
776 suggesting a 100 Hz sampling rate.
777 The program's total execution time was 0.06
778 seconds, as indicated by the @samp{cumulative seconds} field.  Since
779 each sample counted for 0.01 seconds, this means only six samples
780 were taken during the run.  Two of the samples occurred while the
781 program was in the @samp{open} function, as indicated by the
782 @samp{self seconds} field.  Each of the other four samples
783 occurred one each in @samp{offtime}, @samp{memccpy}, @samp{write},
784 and @samp{mcount}.
785 Since only six samples were taken, none of these values can
786 be regarded as particularly reliable.
787 In another run,
788 the @samp{self seconds} field for
789 @samp{mcount} might well be @samp{0.00} or @samp{0.02}.
790 @xref{Sampling Error}, for a complete discussion.
791
792 The remaining functions in the listing (those whose
793 @samp{self seconds} field is @samp{0.00}) didn't appear
794 in the histogram samples at all.  However, the call graph
795 indicated that they were called, so therefore they are listed,
796 sorted in decreasing order by the @samp{calls} field.
797 Clearly some time was spent executing these functions,
798 but the paucity of histogram samples prevents any
799 determination of how much time each took.
800
801 Here is what the fields in each line mean:
802
803 @table @code
804 @item % time
805 This is the percentage of the total execution time your program spent
806 in this function.  These should all add up to 100%.
807
808 @item cumulative seconds
809 This is the cumulative total number of seconds the computer spent
810 executing this functions, plus the time spent in all the functions
811 above this one in this table.
812
813 @item self seconds
814 This is the number of seconds accounted for by this function alone.
815 The flat profile listing is sorted first by this number.
816
817 @item calls
818 This is the total number of times the function was called.  If the
819 function was never called, or the number of times it was called cannot
820 be determined (probably because the function was not compiled with
821 profiling enabled), the @dfn{calls} field is blank.
822
823 @item self ms/call
824 This represents the average number of milliseconds spent in this
825 function per call, if this function is profiled.  Otherwise, this field
826 is blank for this function.
827
828 @item total ms/call
829 This represents the average number of milliseconds spent in this
830 function and its descendants per call, if this function is profiled.
831 Otherwise, this field is blank for this function.
832 This is the only field in the flat profile that uses call graph analysis.
833
834 @item name
835 This is the name of the function.   The flat profile is sorted by this
836 field alphabetically after the @dfn{self seconds} and @dfn{calls}
837 fields are sorted.
838 @end table
839
840 @node Call Graph,Line-by-line,Flat Profile,Output
841 @section The Call Graph
842 @cindex call graph
843
844 The @dfn{call graph} shows how much time was spent in each function
845 and its children.  From this information, you can find functions that,
846 while they themselves may not have used much time, called other
847 functions that did use unusual amounts of time.
848
849 Here is a sample call from a small program.  This call came from the
850 same @code{gprof} run as the flat profile example in the previous
851 chapter.
852
853 @smallexample
854 @group
855 granularity: each sample hit covers 2 byte(s) for 20.00% of 0.05 seconds
856
857 index % time    self  children    called     name
858                                                  <spontaneous>
859 [1]    100.0    0.00    0.05                 start [1]
860                 0.00    0.05       1/1           main [2]
861                 0.00    0.00       1/2           on_exit [28]
862                 0.00    0.00       1/1           exit [59]
863 -----------------------------------------------
864                 0.00    0.05       1/1           start [1]
865 [2]    100.0    0.00    0.05       1         main [2]
866                 0.00    0.05       1/1           report [3]
867 -----------------------------------------------
868                 0.00    0.05       1/1           main [2]
869 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
870                 0.00    0.03       8/8           timelocal [6]
871                 0.00    0.01       1/1           print [9]
872                 0.00    0.01       9/9           fgets [12]
873                 0.00    0.00      12/34          strncmp <cycle 1> [40]
874                 0.00    0.00       8/8           lookup [20]
875                 0.00    0.00       1/1           fopen [21]
876                 0.00    0.00       8/8           chewtime [24]
877                 0.00    0.00       8/16          skipspace [44]
878 -----------------------------------------------
879 [4]     59.8    0.01        0.02       8+472     <cycle 2 as a whole>   [4]
880                 0.01        0.02     244+260         offtime <cycle 2> [7]
881                 0.00        0.00     236+1           tzset <cycle 2> [26]
882 -----------------------------------------------
883 @end group
884 @end smallexample
885
886 The lines full of dashes divide this table into @dfn{entries}, one for each
887 function.  Each entry has one or more lines.
888
889 In each entry, the primary line is the one that starts with an index number
890 in square brackets.  The end of this line says which function the entry is
891 for.  The preceding lines in the entry describe the callers of this
892 function and the following lines describe its subroutines (also called
893 @dfn{children} when we speak of the call graph).
894
895 The entries are sorted by time spent in the function and its subroutines.
896
897 The internal profiling function @code{mcount} (@pxref{Flat Profile})
898 is never mentioned in the call graph.
899
900 @menu
901 * Primary::       Details of the primary line's contents.
902 * Callers::       Details of caller-lines' contents.
903 * Subroutines::   Details of subroutine-lines' contents.
904 * Cycles::        When there are cycles of recursion,
905                    such as @code{a} calls @code{b} calls @code{a}@dots{}
906 @end menu
907
908 @node Primary
909 @subsection The Primary Line
910
911 The @dfn{primary line} in a call graph entry is the line that
912 describes the function which the entry is about and gives the overall
913 statistics for this function.
914
915 For reference, we repeat the primary line from the entry for function
916 @code{report} in our main example, together with the heading line that
917 shows the names of the fields:
918
919 @smallexample
920 @group
921 index  % time    self  children called     name
922 @dots{}
923 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
924 @end group
925 @end smallexample
926
927 Here is what the fields in the primary line mean:
928
929 @table @code
930 @item index
931 Entries are numbered with consecutive integers.  Each function
932 therefore has an index number, which appears at the beginning of its
933 primary line.
934
935 Each cross-reference to a function, as a caller or subroutine of
936 another, gives its index number as well as its name.  The index number
937 guides you if you wish to look for the entry for that function.
938
939 @item % time
940 This is the percentage of the total time that was spent in this
941 function, including time spent in subroutines called from this
942 function.
943
944 The time spent in this function is counted again for the callers of
945 this function.  Therefore, adding up these percentages is meaningless.
946
947 @item self
948 This is the total amount of time spent in this function.  This
949 should be identical to the number printed in the @code{seconds} field
950 for this function in the flat profile.
951
952 @item children
953 This is the total amount of time spent in the subroutine calls made by
954 this function.  This should be equal to the sum of all the @code{self}
955 and @code{children} entries of the children listed directly below this
956 function.
957
958 @item called
959 This is the number of times the function was called.
960
961 If the function called itself recursively, there are two numbers,
962 separated by a @samp{+}.  The first number counts non-recursive calls,
963 and the second counts recursive calls.
964
965 In the example above, the function @code{report} was called once from
966 @code{main}.
967
968 @item name
969 This is the name of the current function.  The index number is
970 repeated after it.
971
972 If the function is part of a cycle of recursion, the cycle number is
973 printed between the function's name and the index number
974 (@pxref{Cycles}).  For example, if function @code{gnurr} is part of
975 cycle number one, and has index number twelve, its primary line would
976 be end like this:
977
978 @example
979 gnurr <cycle 1> [12]
980 @end example
981 @end table
982
983 @node Callers, Subroutines, Primary, Call Graph
984 @subsection Lines for a Function's Callers
985
986 A function's entry has a line for each function it was called by.
987 These lines' fields correspond to the fields of the primary line, but
988 their meanings are different because of the difference in context.
989
990 For reference, we repeat two lines from the entry for the function
991 @code{report}, the primary line and one caller-line preceding it, together
992 with the heading line that shows the names of the fields:
993
994 @smallexample
995 index  % time    self  children called     name
996 @dots{}
997                 0.00    0.05       1/1           main [2]
998 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
999 @end smallexample
1000
1001 Here are the meanings of the fields in the caller-line for @code{report}
1002 called from @code{main}:
1003
1004 @table @code
1005 @item self
1006 An estimate of the amount of time spent in @code{report} itself when it was
1007 called from @code{main}.
1008
1009 @item children
1010 An estimate of the amount of time spent in subroutines of @code{report}
1011 when @code{report} was called from @code{main}.
1012
1013 The sum of the @code{self} and @code{children} fields is an estimate
1014 of the amount of time spent within calls to @code{report} from @code{main}.
1015
1016 @item called
1017 Two numbers: the number of times @code{report} was called from @code{main},
1018 followed by the total number of non-recursive calls to @code{report} from
1019 all its callers.
1020
1021 @item name and index number
1022 The name of the caller of @code{report} to which this line applies,
1023 followed by the caller's index number.
1024
1025 Not all functions have entries in the call graph; some
1026 options to @code{gprof} request the omission of certain functions.
1027 When a caller has no entry of its own, it still has caller-lines
1028 in the entries of the functions it calls.
1029
1030 If the caller is part of a recursion cycle, the cycle number is
1031 printed between the name and the index number.
1032 @end table
1033
1034 If the identity of the callers of a function cannot be determined, a
1035 dummy caller-line is printed which has @samp{<spontaneous>} as the
1036 ``caller's name'' and all other fields blank.  This can happen for
1037 signal handlers.
1038 @c What if some calls have determinable callers' names but not all?
1039 @c FIXME - still relevant?
1040
1041 @node Subroutines, Cycles, Callers, Call Graph
1042 @subsection Lines for a Function's Subroutines
1043
1044 A function's entry has a line for each of its subroutines---in other
1045 words, a line for each other function that it called.  These lines'
1046 fields correspond to the fields of the primary line, but their meanings
1047 are different because of the difference in context.
1048
1049 For reference, we repeat two lines from the entry for the function
1050 @code{main}, the primary line and a line for a subroutine, together
1051 with the heading line that shows the names of the fields:
1052
1053 @smallexample
1054 index  % time    self  children called     name
1055 @dots{}
1056 [2]    100.0    0.00    0.05       1         main [2]
1057                 0.00    0.05       1/1           report [3]
1058 @end smallexample
1059
1060 Here are the meanings of the fields in the subroutine-line for @code{main}
1061 calling @code{report}:
1062
1063 @table @code
1064 @item self
1065 An estimate of the amount of time spent directly within @code{report}
1066 when @code{report} was called from @code{main}.
1067
1068 @item children
1069 An estimate of the amount of time spent in subroutines of @code{report}
1070 when @code{report} was called from @code{main}.
1071
1072 The sum of the @code{self} and @code{children} fields is an estimate
1073 of the total time spent in calls to @code{report} from @code{main}.
1074
1075 @item called
1076 Two numbers, the number of calls to @code{report} from @code{main}
1077 followed by the total number of non-recursive calls to @code{report}.
1078 This ratio is used to determine how much of @code{report}'s @code{self}
1079 and @code{children} time gets credited to @code{main}.
1080 @xref{Assumptions}.
1081
1082 @item name
1083 The name of the subroutine of @code{main} to which this line applies,
1084 followed by the subroutine's index number.
1085
1086 If the caller is part of a recursion cycle, the cycle number is
1087 printed between the name and the index number.
1088 @end table
1089
1090 @node Cycles,, Subroutines, Call Graph
1091 @subsection How Mutually Recursive Functions Are Described
1092 @cindex cycle
1093 @cindex recursion cycle
1094
1095 The graph may be complicated by the presence of @dfn{cycles of
1096 recursion} in the call graph.  A cycle exists if a function calls
1097 another function that (directly or indirectly) calls (or appears to
1098 call) the original function.  For example: if @code{a} calls @code{b},
1099 and @code{b} calls @code{a}, then @code{a} and @code{b} form a cycle.
1100
1101 Whenever there are call paths both ways between a pair of functions, they
1102 belong to the same cycle.  If @code{a} and @code{b} call each other and
1103 @code{b} and @code{c} call each other, all three make one cycle.  Note that
1104 even if @code{b} only calls @code{a} if it was not called from @code{a},
1105 @code{gprof} cannot determine this, so @code{a} and @code{b} are still
1106 considered a cycle.
1107
1108 The cycles are numbered with consecutive integers.  When a function
1109 belongs to a cycle, each time the function name appears in the call graph
1110 it is followed by @samp{<cycle @var{number}>}.
1111
1112 The reason cycles matter is that they make the time values in the call
1113 graph paradoxical.  The ``time spent in children'' of @code{a} should
1114 include the time spent in its subroutine @code{b} and in @code{b}'s
1115 subroutines---but one of @code{b}'s subroutines is @code{a}!  How much of
1116 @code{a}'s time should be included in the children of @code{a}, when
1117 @code{a} is indirectly recursive?
1118
1119 The way @code{gprof} resolves this paradox is by creating a single entry
1120 for the cycle as a whole.  The primary line of this entry describes the
1121 total time spent directly in the functions of the cycle.  The
1122 ``subroutines'' of the cycle are the individual functions of the cycle, and
1123 all other functions that were called directly by them.  The ``callers'' of
1124 the cycle are the functions, outside the cycle, that called functions in
1125 the cycle.
1126
1127 Here is an example portion of a call graph which shows a cycle containing
1128 functions @code{a} and @code{b}.  The cycle was entered by a call to
1129 @code{a} from @code{main}; both @code{a} and @code{b} called @code{c}.
1130
1131 @smallexample
1132 index  % time    self  children called     name
1133 ----------------------------------------
1134                  1.77        0    1/1        main [2]
1135 [3]     91.71    1.77        0    1+5    <cycle 1 as a whole> [3]
1136                  1.02        0    3          b <cycle 1> [4]
1137                  0.75        0    2          a <cycle 1> [5]
1138 ----------------------------------------
1139                                   3          a <cycle 1> [5]
1140 [4]     52.85    1.02        0    0      b <cycle 1> [4]
1141                                   2          a <cycle 1> [5]
1142                     0        0    3/6        c [6]
1143 ----------------------------------------
1144                  1.77        0    1/1        main [2]
1145                                   2          b <cycle 1> [4]
1146 [5]     38.86    0.75        0    1      a <cycle 1> [5]
1147                                   3          b <cycle 1> [4]
1148                     0        0    3/6        c [6]
1149 ----------------------------------------
1150 @end smallexample
1151
1152 @noindent
1153 (The entire call graph for this program contains in addition an entry for
1154 @code{main}, which calls @code{a}, and an entry for @code{c}, with callers
1155 @code{a} and @code{b}.)
1156
1157 @smallexample
1158 index  % time    self  children called     name
1159                                              <spontaneous>
1160 [1]    100.00       0     1.93    0      start [1]
1161                  0.16     1.77    1/1        main [2]
1162 ----------------------------------------
1163                  0.16     1.77    1/1        start [1]
1164 [2]    100.00    0.16     1.77    1      main [2]
1165                  1.77        0    1/1        a <cycle 1> [5]
1166 ----------------------------------------
1167                  1.77        0    1/1        main [2]
1168 [3]     91.71    1.77        0    1+5    <cycle 1 as a whole> [3]
1169                  1.02        0    3          b <cycle 1> [4]
1170                  0.75        0    2          a <cycle 1> [5]
1171                     0        0    6/6        c [6]
1172 ----------------------------------------
1173                                   3          a <cycle 1> [5]
1174 [4]     52.85    1.02        0    0      b <cycle 1> [4]
1175                                   2          a <cycle 1> [5]
1176                     0        0    3/6        c [6]
1177 ----------------------------------------
1178                  1.77        0    1/1        main [2]
1179                                   2          b <cycle 1> [4]
1180 [5]     38.86    0.75        0    1      a <cycle 1> [5]
1181                                   3          b <cycle 1> [4]
1182                     0        0    3/6        c [6]
1183 ----------------------------------------
1184                     0        0    3/6        b <cycle 1> [4]
1185                     0        0    3/6        a <cycle 1> [5]
1186 [6]      0.00       0        0    6      c [6]
1187 ----------------------------------------
1188 @end smallexample
1189
1190 The @code{self} field of the cycle's primary line is the total time
1191 spent in all the functions of the cycle.  It equals the sum of the
1192 @code{self} fields for the individual functions in the cycle, found
1193 in the entry in the subroutine lines for these functions.
1194
1195 The @code{children} fields of the cycle's primary line and subroutine lines
1196 count only subroutines outside the cycle.  Even though @code{a} calls
1197 @code{b}, the time spent in those calls to @code{b} is not counted in
1198 @code{a}'s @code{children} time.  Thus, we do not encounter the problem of
1199 what to do when the time in those calls to @code{b} includes indirect
1200 recursive calls back to @code{a}.
1201
1202 The @code{children} field of a caller-line in the cycle's entry estimates
1203 the amount of time spent @emph{in the whole cycle}, and its other
1204 subroutines, on the times when that caller called a function in the cycle.
1205
1206 The @code{calls} field in the primary line for the cycle has two numbers:
1207 first, the number of times functions in the cycle were called by functions
1208 outside the cycle; second, the number of times they were called by
1209 functions in the cycle (including times when a function in the cycle calls
1210 itself).  This is a generalization of the usual split into non-recursive and
1211 recursive calls.
1212
1213 The @code{calls} field of a subroutine-line for a cycle member in the
1214 cycle's entry says how many time that function was called from functions in
1215 the cycle.  The total of all these is the second number in the primary line's
1216 @code{calls} field.
1217
1218 In the individual entry for a function in a cycle, the other functions in
1219 the same cycle can appear as subroutines and as callers.  These lines show
1220 how many times each function in the cycle called or was called from each other
1221 function in the cycle.  The @code{self} and @code{children} fields in these
1222 lines are blank because of the difficulty of defining meanings for them
1223 when recursion is going on.
1224
1225 @node Line-by-line,Annotated Source,Call Graph,Output
1226 @section Line-by-line Profiling
1227
1228 @code{gprof}'s @samp{-l} option causes the program to perform
1229 @dfn{line-by-line} profiling.  In this mode, histogram
1230 samples are assigned not to functions, but to individual
1231 lines of source code.  The program usually must be compiled
1232 with a @samp{-g} option, in addition to @samp{-pg}, in order
1233 to generate debugging symbols for tracking source code lines.
1234
1235 The flat profile is the most useful output table
1236 in line-by-line mode.
1237 The call graph isn't as useful as normal, since
1238 the current version of @code{gprof} does not propagate
1239 call graph arcs from source code lines to the enclosing function.
1240 The call graph does, however, show each line of code
1241 that called each function, along with a count.
1242
1243 Here is a section of @code{gprof}'s output, without line-by-line profiling.
1244 Note that @code{ct_init} accounted for four histogram hits, and
1245 13327 calls to @code{init_block}.
1246
1247 @smallexample
1248 Flat profile:
1249
1250 Each sample counts as 0.01 seconds.
1251   %   cumulative   self              self     total           
1252  time   seconds   seconds    calls  us/call  us/call  name    
1253  30.77      0.13     0.04     6335     6.31     6.31  ct_init
1254
1255
1256                      Call graph (explanation follows)
1257
1258
1259 granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
1260
1261 index % time    self  children    called     name
1262
1263                 0.00    0.00       1/13496       name_too_long
1264                 0.00    0.00      40/13496       deflate
1265                 0.00    0.00     128/13496       deflate_fast
1266                 0.00    0.00   13327/13496       ct_init
1267 [7]      0.0    0.00    0.00   13496         init_block
1268
1269 @end smallexample
1270
1271 Now let's look at some of @code{gprof}'s output from the same program run,
1272 this time with line-by-line profiling enabled.  Note that @code{ct_init}'s
1273 four histogram hits are broken down into four lines of source code - one hit
1274 occurred on each of lines 349, 351, 382 and 385.  In the call graph,
1275 note how
1276 @code{ct_init}'s 13327 calls to @code{init_block} are broken down
1277 into one call from line 396, 3071 calls from line 384, 3730 calls
1278 from line 385, and 6525 calls from 387.
1279
1280 @smallexample
1281 Flat profile:
1282
1283 Each sample counts as 0.01 seconds.
1284   %   cumulative   self                    
1285  time   seconds   seconds    calls  name    
1286   7.69      0.10     0.01           ct_init (trees.c:349)
1287   7.69      0.11     0.01           ct_init (trees.c:351)
1288   7.69      0.12     0.01           ct_init (trees.c:382)
1289   7.69      0.13     0.01           ct_init (trees.c:385)
1290
1291
1292                      Call graph (explanation follows)
1293
1294
1295 granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
1296
1297   % time    self  children    called     name
1298
1299             0.00    0.00       1/13496       name_too_long (gzip.c:1440)
1300             0.00    0.00       1/13496       deflate (deflate.c:763)
1301             0.00    0.00       1/13496       ct_init (trees.c:396)
1302             0.00    0.00       2/13496       deflate (deflate.c:727)
1303             0.00    0.00       4/13496       deflate (deflate.c:686)
1304             0.00    0.00       5/13496       deflate (deflate.c:675)
1305             0.00    0.00      12/13496       deflate (deflate.c:679)
1306             0.00    0.00      16/13496       deflate (deflate.c:730)
1307             0.00    0.00     128/13496       deflate_fast (deflate.c:654)
1308             0.00    0.00    3071/13496       ct_init (trees.c:384)
1309             0.00    0.00    3730/13496       ct_init (trees.c:385)
1310             0.00    0.00    6525/13496       ct_init (trees.c:387)
1311 [6]  0.0    0.00    0.00   13496         init_block (trees.c:408)
1312
1313 @end smallexample
1314
1315
1316 @node Annotated Source,,Line-by-line,Output
1317 @section The Annotated Source Listing
1318
1319 @code{gprof}'s @samp{-A} option triggers an annotated source listing,
1320 which lists the program's source code, each function labeled with the
1321 number of times it was called.  You may also need to specify the
1322 @samp{-I} option, if @code{gprof} can't find the source code files.
1323
1324 Compiling with @samp{gcc @dots{} -g -pg -a} augments your program
1325 with basic-block counting code, in addition to function counting code.
1326 This enables @code{gprof} to determine how many times each line
1327 of code was executed.
1328 For example, consider the following function, taken from gzip,
1329 with line numbers added:
1330
1331 @smallexample
1332  1 ulg updcrc(s, n)
1333  2     uch *s;
1334  3     unsigned n;
1335  4 @{
1336  5     register ulg c;
1337  6
1338  7     static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
1339  8
1340  9     if (s == NULL) @{
1341 10         c = 0xffffffffL;
1342 11     @} else @{
1343 12         c = crc;
1344 13         if (n) do @{
1345 14             c = crc_32_tab[...];
1346 15         @} while (--n);
1347 16     @}
1348 17     crc = c;
1349 18     return c ^ 0xffffffffL;
1350 19 @}
1351
1352 @end smallexample
1353
1354 @code{updcrc} has at least five basic-blocks.
1355 One is the function itself.  The
1356 @code{if} statement on line 9 generates two more basic-blocks, one
1357 for each branch of the @code{if}.  A fourth basic-block results from
1358 the @code{if} on line 13, and the contents of the @code{do} loop form
1359 the fifth basic-block.  The compiler may also generate additional
1360 basic-blocks to handle various special cases.
1361
1362 A program augmented for basic-block counting can be analyzed with
1363 @samp{gprof -l -A}.  I also suggest use of the @samp{-x} option,
1364 which ensures that each line of code is labeled at least once.
1365 Here is @code{updcrc}'s
1366 annotated source listing for a sample @code{gzip} run:
1367
1368 @smallexample
1369                 ulg updcrc(s, n)
1370                     uch *s;
1371                     unsigned n;
1372             2 ->@{
1373                     register ulg c;
1374                 
1375                     static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
1376                 
1377             2 ->    if (s == NULL) @{
1378             1 ->        c = 0xffffffffL;
1379             1 ->    @} else @{
1380             1 ->        c = crc;
1381             1 ->        if (n) do @{
1382         26312 ->            c = crc_32_tab[...];
1383 26312,1,26311 ->        @} while (--n);
1384                     @}
1385             2 ->    crc = c;
1386             2 ->    return c ^ 0xffffffffL;
1387             2 ->@}
1388 @end smallexample
1389
1390 In this example, the function was called twice, passing once through
1391 each branch of the @code{if} statement.  The body of the @code{do}
1392 loop was executed a total of 26312 times.  Note how the @code{while}
1393 statement is annotated.  It began execution 26312 times, once for
1394 each iteration through the loop.  One of those times (the last time)
1395 it exited, while it branched back to the beginning of the loop 26311 times.
1396
1397 @node Inaccuracy
1398 @chapter Inaccuracy of @code{gprof} Output
1399
1400 @menu
1401 * Sampling Error::      Statistical margins of error
1402 * Assumptions::         Estimating children times
1403 @end menu
1404
1405 @node Sampling Error,Assumptions,,Inaccuracy
1406 @section Statistical Sampling Error
1407
1408 The run-time figures that @code{gprof} gives you are based on a sampling
1409 process, so they are subject to statistical inaccuracy.  If a function runs
1410 only a small amount of time, so that on the average the sampling process
1411 ought to catch that function in the act only once, there is a pretty good
1412 chance it will actually find that function zero times, or twice.
1413
1414 By contrast, the number-of-calls and basic-block figures
1415 are derived by counting, not
1416 sampling.  They are completely accurate and will not vary from run to run
1417 if your program is deterministic.
1418
1419 The @dfn{sampling period} that is printed at the beginning of the flat
1420 profile says how often samples are taken.  The rule of thumb is that a
1421 run-time figure is accurate if it is considerably bigger than the sampling
1422 period.
1423
1424 The actual amount of error can be predicted.
1425 For @var{n} samples, the @emph{expected} error
1426 is the square-root of @var{n}.  For example,
1427 if the sampling period is 0.01 seconds and @code{foo}'s run-time is 1 second,
1428 @var{n} is 100 samples (1 second/0.01 seconds), sqrt(@var{n}) is 10 samples, so
1429 the expected error in @code{foo}'s run-time is 0.1 seconds (10*0.01 seconds),
1430 or ten percent of the observed value.
1431 Again, if the sampling period is 0.01 seconds and @code{bar}'s run-time is
1432 100 seconds, @var{n} is 10000 samples, sqrt(@var{n}) is 100 samples, so
1433 the expected error in @code{bar}'s run-time is 1 second,
1434 or one percent of the observed value.
1435 It is likely to
1436 vary this much @emph{on the average} from one profiling run to the next.
1437 (@emph{Sometimes} it will vary more.)
1438
1439 This does not mean that a small run-time figure is devoid of information.
1440 If the program's @emph{total} run-time is large, a small run-time for one
1441 function does tell you that that function used an insignificant fraction of
1442 the whole program's time.  Usually this means it is not worth optimizing.
1443
1444 One way to get more accuracy is to give your program more (but similar)
1445 input data so it will take longer.  Another way is to combine the data from
1446 several runs, using the @samp{-s} option of @code{gprof}.  Here is how:
1447
1448 @enumerate
1449 @item
1450 Run your program once.
1451
1452 @item
1453 Issue the command @samp{mv gmon.out gmon.sum}.
1454
1455 @item
1456 Run your program again, the same as before.
1457
1458 @item
1459 Merge the new data in @file{gmon.out} into @file{gmon.sum} with this command:
1460
1461 @example
1462 gprof -s @var{executable-file} gmon.out gmon.sum
1463 @end example
1464
1465 @item
1466 Repeat the last two steps as often as you wish.
1467
1468 @item
1469 Analyze the cumulative data using this command:
1470
1471 @example
1472 gprof @var{executable-file} gmon.sum > @var{output-file}
1473 @end example
1474 @end enumerate
1475
1476 @node Assumptions,,Sampling Error,Inaccuracy
1477 @section Estimating @code{children} Times
1478
1479 Some of the figures in the call graph are estimates---for example, the
1480 @code{children} time values and all the the time figures in caller and
1481 subroutine lines.
1482
1483 There is no direct information about these measurements in the profile
1484 data itself.  Instead, @code{gprof} estimates them by making an assumption
1485 about your program that might or might not be true.
1486
1487 The assumption made is that the average time spent in each call to any
1488 function @code{foo} is not correlated with who called @code{foo}.  If
1489 @code{foo} used 5 seconds in all, and 2/5 of the calls to @code{foo} came
1490 from @code{a}, then @code{foo} contributes 2 seconds to @code{a}'s
1491 @code{children} time, by assumption.
1492
1493 This assumption is usually true enough, but for some programs it is far
1494 from true.  Suppose that @code{foo} returns very quickly when its argument
1495 is zero; suppose that @code{a} always passes zero as an argument, while
1496 other callers of @code{foo} pass other arguments.  In this program, all the
1497 time spent in @code{foo} is in the calls from callers other than @code{a}.
1498 But @code{gprof} has no way of knowing this; it will blindly and
1499 incorrectly charge 2 seconds of time in @code{foo} to the children of
1500 @code{a}.
1501
1502 @c FIXME - has this been fixed?
1503 We hope some day to put more complete data into @file{gmon.out}, so that
1504 this assumption is no longer needed, if we can figure out how.  For the
1505 nonce, the estimated figures are usually more useful than misleading.
1506
1507 @node How do I?
1508 @chapter Answers to Common Questions
1509
1510 @table @asis
1511 @item How do I find which lines in my program were executed the most times?
1512
1513 Compile your program with basic-block counting enabled, run it, then
1514 use the following pipeline:
1515
1516 @example
1517 gprof -l -C @var{objfile} | sort -k 3 -n -r
1518 @end example
1519
1520 This listing will show you the lines in your code executed most often,
1521 but not necessarily those that consumed the most time.
1522
1523 @item How do I find which lines in my program called a particular function?
1524
1525 Use @samp{gprof -l} and lookup the function in the call graph.
1526 The callers will be broken down by function and line number.
1527
1528 @item How do I analyze a program that runs for less than a second?
1529
1530 Try using a shell script like this one:
1531
1532 @example
1533 for i in `seq 1 100`; do
1534   fastprog
1535   mv gmon.out gmon.out.$i
1536 done
1537
1538 gprof -s fastprog gmon.out.*
1539
1540 gprof fastprog gmon.sum
1541 @end example
1542
1543 If your program is completely deterministic, all the call counts
1544 will be simple multiples of 100 (i.e. a function called once in
1545 each run will appear with a call count of 100).
1546
1547 @end table
1548
1549 @node Incompatibilities
1550 @chapter Incompatibilities with Unix @code{gprof}
1551
1552 @sc{gnu} @code{gprof} and Berkeley Unix @code{gprof} use the same data
1553 file @file{gmon.out}, and provide essentially the same information.  But
1554 there are a few differences.
1555
1556 @itemize @bullet
1557 @item
1558 @sc{gnu} @code{gprof} uses a new, generalized file format with support
1559 for basic-block execution counts and non-realtime histograms.  A magic
1560 cookie and version number allows @code{gprof} to easily identify
1561 new style files.  Old BSD-style files can still be read.
1562 @xref{File Format}.
1563
1564 @item
1565 For a recursive function, Unix @code{gprof} lists the function as a
1566 parent and as a child, with a @code{calls} field that lists the number
1567 of recursive calls.  @sc{gnu} @code{gprof} omits these lines and puts
1568 the number of recursive calls in the primary line.
1569
1570 @item
1571 When a function is suppressed from the call graph with @samp{-e}, @sc{gnu}
1572 @code{gprof} still lists it as a subroutine of functions that call it.
1573
1574 @item
1575 @sc{gnu} @code{gprof} accepts the @samp{-k} with its argument
1576 in the form @samp{from/to}, instead of @samp{from to}.
1577
1578 @item
1579 In the annotated source listing,
1580 if there are multiple basic blocks on the same line,
1581 @sc{gnu} @code{gprof} prints all of their counts, separated by commas.
1582
1583 @ignore - it does this now
1584 @item
1585 The function names printed in @sc{gnu} @code{gprof} output do not include
1586 the leading underscores that are added internally to the front of all
1587 C identifiers on many operating systems.
1588 @end ignore
1589
1590 @item
1591 The blurbs, field widths, and output formats are different.  @sc{gnu}
1592 @code{gprof} prints blurbs after the tables, so that you can see the
1593 tables without skipping the blurbs.
1594 @end itemize
1595
1596 @node Details
1597 @chapter Details of Profiling
1598
1599 @menu
1600 * Implementation::      How a program collects profiling information
1601 * File Format::         Format of @samp{gmon.out} files
1602 * Internals::           @code{gprof}'s internal operation
1603 * Debugging::           Using @code{gprof}'s @samp{-d} option
1604 @end menu
1605
1606 @node Implementation,File Format,,Details
1607 @section Implementation of Profiling
1608
1609 Profiling works by changing how every function in your program is compiled
1610 so that when it is called, it will stash away some information about where
1611 it was called from.  From this, the profiler can figure out what function
1612 called it, and can count how many times it was called.  This change is made
1613 by the compiler when your program is compiled with the @samp{-pg} option,
1614 which causes every function to call @code{mcount}
1615 (or @code{_mcount}, or @code{__mcount}, depending on the OS and compiler)
1616 as one of its first operations.
1617
1618 The @code{mcount} routine, included in the profiling library,
1619 is responsible for recording in an in-memory call graph table
1620 both its parent routine (the child) and its parent's parent.  This is
1621 typically done by examining the stack frame to find both
1622 the address of the child, and the return address in the original parent.
1623 Since this is a very machine-dependent operation, @code{mcount}
1624 itself is typically a short assembly-language stub routine
1625 that extracts the required
1626 information, and then calls @code{__mcount_internal}
1627 (a normal C function) with two arguments - @code{frompc} and @code{selfpc}.
1628 @code{__mcount_internal} is responsible for maintaining
1629 the in-memory call graph, which records @code{frompc}, @code{selfpc},
1630 and the number of times each of these call arcs was traversed.
1631
1632 GCC Version 2 provides a magical function (@code{__builtin_return_address}),
1633 which allows a generic @code{mcount} function to extract the
1634 required information from the stack frame.  However, on some
1635 architectures, most notably the SPARC, using this builtin can be
1636 very computationally expensive, and an assembly language version
1637 of @code{mcount} is used for performance reasons.
1638
1639 Number-of-calls information for library routines is collected by using a
1640 special version of the C library.  The programs in it are the same as in
1641 the usual C library, but they were compiled with @samp{-pg}.  If you
1642 link your program with @samp{gcc @dots{} -pg}, it automatically uses the
1643 profiling version of the library.
1644
1645 Profiling also involves watching your program as it runs, and keeping a
1646 histogram of where the program counter happens to be every now and then.
1647 Typically the program counter is looked at around 100 times per second of
1648 run time, but the exact frequency may vary from system to system.
1649
1650 This is done is one of two ways.  Most UNIX-like operating systems
1651 provide a @code{profil()} system call, which registers a memory
1652 array with the kernel, along with a scale
1653 factor that determines how the program's address space maps
1654 into the array.
1655 Typical scaling values cause every 2 to 8 bytes of address space
1656 to map into a single array slot.
1657 On every tick of the system clock
1658 (assuming the profiled program is running), the value of the
1659 program counter is examined and the corresponding slot in
1660 the memory array is incremented.  Since this is done in the kernel,
1661 which had to interrupt the process anyway to handle the clock
1662 interrupt, very little additional system overhead is required.
1663
1664 However, some operating systems, most notably Linux 2.0 (and earlier),
1665 do not provide a @code{profil()} system call.  On such a system,
1666 arrangements are made for the kernel to periodically deliver
1667 a signal to the process (typically via @code{setitimer()}),
1668 which then performs the same operation of examining the
1669 program counter and incrementing a slot in the memory array.
1670 Since this method requires a signal to be delivered to
1671 user space every time a sample is taken, it uses considerably
1672 more overhead than kernel-based profiling.  Also, due to the
1673 added delay required to deliver the signal, this method is
1674 less accurate as well.
1675
1676 A special startup routine allocates memory for the histogram and 
1677 either calls @code{profil()} or sets up
1678 a clock signal handler.
1679 This routine (@code{monstartup}) can be invoked in several ways.
1680 On Linux systems, a special profiling startup file @code{gcrt0.o},
1681 which invokes @code{monstartup} before @code{main},
1682 is used instead of the default @code{crt0.o}.
1683 Use of this special startup file is one of the effects
1684 of using @samp{gcc @dots{} -pg} to link.
1685 On SPARC systems, no special startup files are used.
1686 Rather, the @code{mcount} routine, when it is invoked for
1687 the first time (typically when @code{main} is called),
1688 calls @code{monstartup}.
1689
1690 If the compiler's @samp{-a} option was used, basic-block counting
1691 is also enabled.  Each object file is then compiled with a static array
1692 of counts, initially zero.
1693 In the executable code, every time a new basic-block begins
1694 (i.e. when an @code{if} statement appears), an extra instruction
1695 is inserted to increment the corresponding count in the array.
1696 At compile time, a paired array was constructed that recorded
1697 the starting address of each basic-block.  Taken together,
1698 the two arrays record the starting address of every basic-block,
1699 along with the number of times it was executed.
1700
1701 The profiling library also includes a function (@code{mcleanup}) which is
1702 typically registered using @code{atexit()} to be called as the
1703 program exits, and is responsible for writing the file @file{gmon.out}.
1704 Profiling is turned off, various headers are output, and the histogram
1705 is written, followed by the call-graph arcs and the basic-block counts.
1706
1707 The output from @code{gprof} gives no indication of parts of your program that
1708 are limited by I/O or swapping bandwidth.  This is because samples of the
1709 program counter are taken at fixed intervals of the program's run time.
1710 Therefore, the
1711 time measurements in @code{gprof} output say nothing about time that your
1712 program was not running.  For example, a part of the program that creates
1713 so much data that it cannot all fit in physical memory at once may run very
1714 slowly due to thrashing, but @code{gprof} will say it uses little time.  On
1715 the other hand, sampling by run time has the advantage that the amount of
1716 load due to other users won't directly affect the output you get.
1717
1718 @node File Format,Internals,Implementation,Details
1719 @section Profiling Data File Format
1720
1721 The old BSD-derived file format used for profile data does not contain a
1722 magic cookie that allows to check whether a data file really is a
1723 @code{gprof} file.  Furthermore, it does not provide a version number, thus
1724 rendering changes to the file format almost impossible.  @sc{gnu} @code{gprof}
1725 uses a new file format that provides these features.  For backward
1726 compatibility, @sc{gnu} @code{gprof} continues to support the old BSD-derived
1727 format, but not all features are supported with it.  For example,
1728 basic-block execution counts cannot be accommodated by the old file
1729 format.
1730
1731 The new file format is defined in header file @file{gmon_out.h}.  It
1732 consists of a header containing the magic cookie and a version number,
1733 as well as some spare bytes available for future extensions.  All data
1734 in a profile data file is in the native format of the host on which
1735 the profile was collected.  @sc{gnu} @code{gprof} adapts automatically to the
1736 byte-order in use.
1737
1738 In the new file format, the header is followed by a sequence of
1739 records.  Currently, there are three different record types: histogram
1740 records, call-graph arc records, and basic-block execution count
1741 records.  Each file can contain any number of each record type.  When
1742 reading a file, @sc{gnu} @code{gprof} will ensure records of the same type are
1743 compatible with each other and compute the union of all records.  For
1744 example, for basic-block execution counts, the union is simply the sum
1745 of all execution counts for each basic-block.
1746
1747 @subsection Histogram Records
1748
1749 Histogram records consist of a header that is followed by an array of
1750 bins.  The header contains the text-segment range that the histogram
1751 spans, the size of the histogram in bytes (unlike in the old BSD
1752 format, this does not include the size of the header), the rate of the
1753 profiling clock, and the physical dimension that the bin counts
1754 represent after being scaled by the profiling clock rate.  The
1755 physical dimension is specified in two parts: a long name of up to 15
1756 characters and a single character abbreviation.  For example, a
1757 histogram representing real-time would specify the long name as
1758 "seconds" and the abbreviation as "s".  This feature is useful for
1759 architectures that support performance monitor hardware (which,
1760 fortunately, is becoming increasingly common).  For example, under DEC
1761 OSF/1, the "uprofile" command can be used to produce a histogram of,
1762 say, instruction cache misses.  In this case, the dimension in the
1763 histogram header could be set to "i-cache misses" and the abbreviation
1764 could be set to "1" (because it is simply a count, not a physical
1765 dimension).  Also, the profiling rate would have to be set to 1 in
1766 this case.
1767
1768 Histogram bins are 16-bit numbers and each bin represent an equal
1769 amount of text-space.  For example, if the text-segment is one
1770 thousand bytes long and if there are ten bins in the histogram, each
1771 bin represents one hundred bytes.
1772
1773
1774 @subsection Call-Graph Records
1775
1776 Call-graph records have a format that is identical to the one used in
1777 the BSD-derived file format.  It consists of an arc in the call graph
1778 and a count indicating the number of times the arc was traversed
1779 during program execution.  Arcs are specified by a pair of addresses:
1780 the first must be within caller's function and the second must be
1781 within the callee's function.  When performing profiling at the
1782 function level, these addresses can point anywhere within the
1783 respective function.  However, when profiling at the line-level, it is
1784 better if the addresses are as close to the call-site/entry-point as
1785 possible.  This will ensure that the line-level call-graph is able to
1786 identify exactly which line of source code performed calls to a
1787 function.
1788
1789 @subsection Basic-Block Execution Count Records
1790
1791 Basic-block execution count records consist of a header followed by a
1792 sequence of address/count pairs.  The header simply specifies the
1793 length of the sequence.  In an address/count pair, the address
1794 identifies a basic-block and the count specifies the number of times
1795 that basic-block was executed.  Any address within the basic-address can
1796 be used.
1797
1798 @node Internals,Debugging,File Format,Details
1799 @section @code{gprof}'s Internal Operation
1800
1801 Like most programs, @code{gprof} begins by processing its options.
1802 During this stage, it may building its symspec list
1803 (@code{sym_ids.c:sym_id_add}), if
1804 options are specified which use symspecs.
1805 @code{gprof} maintains a single linked list of symspecs,
1806 which will eventually get turned into 12 symbol tables,
1807 organized into six include/exclude pairs - one
1808 pair each for the flat profile (INCL_FLAT/EXCL_FLAT),
1809 the call graph arcs (INCL_ARCS/EXCL_ARCS),
1810 printing in the call graph (INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH),
1811 timing propagation in the call graph (INCL_TIME/EXCL_TIME),
1812 the annotated source listing (INCL_ANNO/EXCL_ANNO),
1813 and the execution count listing (INCL_EXEC/EXCL_EXEC).
1814
1815 After option processing, @code{gprof} finishes
1816 building the symspec list by adding all the symspecs in
1817 @code{default_excluded_list} to the exclude lists
1818 EXCL_TIME and EXCL_GRAPH, and if line-by-line profiling is specified,
1819 EXCL_FLAT as well.
1820 These default excludes are not added to EXCL_ANNO, EXCL_ARCS, and EXCL_EXEC.
1821
1822 Next, the BFD library is called to open the object file,
1823 verify that it is an object file,
1824 and read its symbol table (@code{core.c:core_init}),
1825 using @code{bfd_canonicalize_symtab} after mallocing
1826 an appropriately sized array of symbols.  At this point,
1827 function mappings are read (if the @samp{--file-ordering} option
1828 has been specified), and the core text space is read into
1829 memory (if the @samp{-c} option was given).
1830
1831 @code{gprof}'s own symbol table, an array of Sym structures,
1832 is now built.
1833 This is done in one of two ways, by one of two routines, depending
1834 on whether line-by-line profiling (@samp{-l} option) has been
1835 enabled.
1836 For normal profiling, the BFD canonical symbol table is scanned.
1837 For line-by-line profiling, every
1838 text space address is examined, and a new symbol table entry
1839 gets created every time the line number changes.
1840 In either case, two passes are made through the symbol
1841 table - one to count the size of the symbol table required,
1842 and the other to actually read the symbols.  In between the
1843 two passes, a single array of type @code{Sym} is created of
1844 the appropriate length.
1845 Finally, @code{symtab.c:symtab_finalize}
1846 is called to sort the symbol table and remove duplicate entries
1847 (entries with the same memory address).
1848
1849 The symbol table must be a contiguous array for two reasons.
1850 First, the @code{qsort} library function (which sorts an array)
1851 will be used to sort the symbol table.
1852 Also, the symbol lookup routine (@code{symtab.c:sym_lookup}),
1853 which finds symbols
1854 based on memory address, uses a binary search algorithm
1855 which requires the symbol table to be a sorted array.
1856 Function symbols are indicated with an @code{is_func} flag.
1857 Line number symbols have no special flags set.
1858 Additionally, a symbol can have an @code{is_static} flag
1859 to indicate that it is a local symbol.
1860
1861 With the symbol table read, the symspecs can now be translated
1862 into Syms (@code{sym_ids.c:sym_id_parse}).  Remember that a single
1863 symspec can match multiple symbols.
1864 An array of symbol tables
1865 (@code{syms}) is created, each entry of which is a symbol table
1866 of Syms to be included or excluded from a particular listing.
1867 The master symbol table and the symspecs are examined by nested
1868 loops, and every symbol that matches a symspec is inserted
1869 into the appropriate syms table.  This is done twice, once to
1870 count the size of each required symbol table, and again to build
1871 the tables, which have been malloced between passes.
1872 From now on, to determine whether a symbol is on an include
1873 or exclude symspec list, @code{gprof} simply uses its
1874 standard symbol lookup routine on the appropriate table
1875 in the @code{syms} array.
1876
1877 Now the profile data file(s) themselves are read
1878 (@code{gmon_io.c:gmon_out_read}),
1879 first by checking for a new-style @samp{gmon.out} header,
1880 then assuming this is an old-style BSD @samp{gmon.out}
1881 if the magic number test failed.
1882
1883 New-style histogram records are read by @code{hist.c:hist_read_rec}.
1884 For the first histogram record, allocate a memory array to hold
1885 all the bins, and read them in.
1886 When multiple profile data files (or files with multiple histogram
1887 records) are read, the starting address, ending address, number
1888 of bins and sampling rate must match between the various histograms,
1889 or a fatal error will result.
1890 If everything matches, just sum the additional histograms into
1891 the existing in-memory array.
1892
1893 As each call graph record is read (@code{call_graph.c:cg_read_rec}),
1894 the parent and child addresses
1895 are matched to symbol table entries, and a call graph arc is
1896 created by @code{cg_arcs.c:arc_add}, unless the arc fails a symspec
1897 check against INCL_ARCS/EXCL_ARCS.  As each arc is added,
1898 a linked list is maintained of the parent's child arcs, and of the child's
1899 parent arcs.
1900 Both the child's call count and the arc's call count are
1901 incremented by the record's call count.
1902
1903 Basic-block records are read (@code{basic_blocks.c:bb_read_rec}),
1904 but only if line-by-line profiling has been selected.
1905 Each basic-block address is matched to a corresponding line
1906 symbol in the symbol table, and an entry made in the symbol's
1907 bb_addr and bb_calls arrays.  Again, if multiple basic-block
1908 records are present for the same address, the call counts
1909 are cumulative.
1910
1911 A gmon.sum file is dumped, if requested (@code{gmon_io.c:gmon_out_write}).
1912
1913 If histograms were present in the data files, assign them to symbols
1914 (@code{hist.c:hist_assign_samples}) by iterating over all the sample
1915 bins and assigning them to symbols.  Since the symbol table
1916 is sorted in order of ascending memory addresses, we can
1917 simple follow along in the symbol table as we make our pass
1918 over the sample bins.
1919 This step includes a symspec check against INCL_FLAT/EXCL_FLAT.
1920 Depending on the histogram
1921 scale factor, a sample bin may span multiple symbols,
1922 in which case a fraction of the sample count is allocated
1923 to each symbol, proportional to the degree of overlap.
1924 This effect is rare for normal profiling, but overlaps
1925 are more common during line-by-line profiling, and can
1926 cause each of two adjacent lines to be credited with half
1927 a hit, for example.
1928
1929 If call graph data is present, @code{cg_arcs.c:cg_assemble} is called.
1930 First, if @samp{-c} was specified, a machine-dependent
1931 routine (@code{find_call}) scans through each symbol's machine code,
1932 looking for subroutine call instructions, and adding them
1933 to the call graph with a zero call count.
1934 A topological sort is performed by depth-first numbering
1935 all the symbols (@code{cg_dfn.c:cg_dfn}), so that
1936 children are always numbered less than their parents,
1937 then making a array of pointers into the symbol table and sorting it into
1938 numerical order, which is reverse topological
1939 order (children appear before parents).
1940 Cycles are also detected at this point, all members
1941 of which are assigned the same topological number.
1942 Two passes are now made through this sorted array of symbol pointers.
1943 The first pass, from end to beginning (parents to children),
1944 computes the fraction of child time to propagate to each parent
1945 and a print flag.
1946 The print flag reflects symspec handling of INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH,
1947 with a parent's include or exclude (print or no print) property
1948 being propagated to its children, unless they themselves explicitly appear
1949 in INCL_GRAPH or EXCL_GRAPH.
1950 A second pass, from beginning to end (children to parents) actually
1951 propagates the timings along the call graph, subject
1952 to a check against INCL_TIME/EXCL_TIME.
1953 With the print flag, fractions, and timings now stored in the symbol
1954 structures, the topological sort array is now discarded, and a
1955 new array of pointers is assembled, this time sorted by propagated time.
1956
1957 Finally, print the various outputs the user requested, which is now fairly
1958 straightforward.  The call graph (@code{cg_print.c:cg_print}) and
1959 flat profile (@code{hist.c:hist_print}) are regurgitations of values
1960 already computed.  The annotated source listing
1961 (@code{basic_blocks.c:print_annotated_source}) uses basic-block
1962 information, if present, to label each line of code with call counts,
1963 otherwise only the function call counts are presented.
1964
1965 The function ordering code is marginally well documented
1966 in the source code itself (@code{cg_print.c}).  Basically,
1967 the functions with the most use and the most parents are
1968 placed first, followed by other functions with the most use,
1969 followed by lower use functions, followed by unused functions
1970 at the end.
1971
1972 @node Debugging,,Internals,Details
1973 @subsection Debugging @code{gprof}
1974
1975 If @code{gprof} was compiled with debugging enabled,
1976 the @samp{-d} option triggers debugging output
1977 (to stdout) which can be helpful in understanding its operation.
1978 The debugging number specified is interpreted as a sum of the following
1979 options:
1980
1981 @table @asis
1982 @item 2 - Topological sort
1983 Monitor depth-first numbering of symbols during call graph analysis
1984 @item 4 - Cycles
1985 Shows symbols as they are identified as cycle heads
1986 @item 16 - Tallying
1987 As the call graph arcs are read, show each arc and how
1988 the total calls to each function are tallied
1989 @item 32 - Call graph arc sorting
1990 Details sorting individual parents/children within each call graph entry
1991 @item 64 - Reading histogram and call graph records
1992 Shows address ranges of histograms as they are read, and each
1993 call graph arc
1994 @item 128 - Symbol table
1995 Reading, classifying, and sorting the symbol table from the object file.
1996 For line-by-line profiling (@samp{-l} option), also shows line numbers
1997 being assigned to memory addresses.
1998 @item 256 - Static call graph
1999 Trace operation of @samp{-c} option
2000 @item 512 - Symbol table and arc table lookups
2001 Detail operation of lookup routines
2002 @item 1024 - Call graph propagation
2003 Shows how function times are propagated along the call graph
2004 @item 2048 - Basic-blocks
2005 Shows basic-block records as they are read from profile data
2006 (only meaningful with @samp{-l} option)
2007 @item 4096 - Symspecs
2008 Shows symspec-to-symbol pattern matching operation
2009 @item 8192 - Annotate source
2010 Tracks operation of @samp{-A} option
2011 @end table
2012
2013 @node GNU Free Documentation License
2014 @chapter GNU Free Documentation License
2015
2016                 GNU Free Documentation License
2017                 
2018                    Version 1.1, March 2000
2019
2020  Copyright (C) 2000  Free Software Foundation, Inc.
2021   59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
2022      
2023  Everyone is permitted to copy and distribute verbatim copies
2024  of this license document, but changing it is not allowed.
2025
2026
2027 0. PREAMBLE
2028
2029 The purpose of this License is to make a manual, textbook, or other
2030 written document "free" in the sense of freedom: to assure everyone
2031 the effective freedom to copy and redistribute it, with or without
2032 modifying it, either commercially or noncommercially.  Secondarily,
2033 this License preserves for the author and publisher a way to get
2034 credit for their work, while not being considered responsible for
2035 modifications made by others.
2036
2037 This License is a kind of "copyleft", which means that derivative
2038 works of the document must themselves be free in the same sense.  It
2039 complements the GNU General Public License, which is a copyleft
2040 license designed for free software.
2041
2042 We have designed this License in order to use it for manuals for free
2043 software, because free software needs free documentation: a free
2044 program should come with manuals providing the same freedoms that the
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2048 principally for works whose purpose is instruction or reference.
2049
2050
2051 1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS
2052
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2054 notice placed by the copyright holder saying it can be distributed
2055 under the terms of this License.  The "Document", below, refers to any
2056 such manual or work.  Any member of the public is a licensee, and is
2057 addressed as "you".
2058
2059 A "Modified Version" of the Document means any work containing the
2060 Document or a portion of it, either copied verbatim, or with
2061 modifications and/or translated into another language.
2062
2063 A "Secondary Section" is a named appendix or a front-matter section of
2064 the Document that deals exclusively with the relationship of the
2065 publishers or authors of the Document to the Document's overall subject
2066 (or to related matters) and contains nothing that could fall directly
2067 within that overall subject.  (For example, if the Document is in part a
2068 textbook of mathematics, a Secondary Section may not explain any
2069 mathematics.)  The relationship could be a matter of historical
2070 connection with the subject or with related matters, or of legal,
2071 commercial, philosophical, ethical or political position regarding
2072 them.
2073
2074 The "Invariant Sections" are certain Secondary Sections whose titles
2075 are designated, as being those of Invariant Sections, in the notice
2076 that says that the Document is released under this License.
2077
2078 The "Cover Texts" are certain short passages of text that are listed,
2079 as Front-Cover Texts or Back-Cover Texts, in the notice that says that
2080 the Document is released under this License.
2081
2082 A "Transparent" copy of the Document means a machine-readable copy,
2083 represented in a format whose specification is available to the
2084 general public, whose contents can be viewed and edited directly and
2085 straightforwardly with generic text editors or (for images composed of
2086 pixels) generic paint programs or (for drawings) some widely available
2087 drawing editor, and that is suitable for input to text formatters or
2088 for automatic translation to a variety of formats suitable for input
2089 to text formatters.  A copy made in an otherwise Transparent file
2090 format whose markup has been designed to thwart or discourage
2091 subsequent modification by readers is not Transparent.  A copy that is
2092 not "Transparent" is called "Opaque".
2093
2094 Examples of suitable formats for Transparent copies include plain
2095 ASCII without markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML
2096 or XML using a publicly available DTD, and standard-conforming simple
2097 HTML designed for human modification.  Opaque formats include
2098 PostScript, PDF, proprietary formats that can be read and edited only
2099 by proprietary word processors, SGML or XML for which the DTD and/or
2100 processing tools are not generally available, and the
2101 machine-generated HTML produced by some word processors for output
2102 purposes only.
2103
2104 The "Title Page" means, for a printed book, the title page itself,
2105 plus such following pages as are needed to hold, legibly, the material
2106 this License requires to appear in the title page.  For works in
2107 formats which do not have any title page as such, "Title Page" means
2108 the text near the most prominent appearance of the work's title,
2109 preceding the beginning of the body of the text.
2110
2111
2112 2. VERBATIM COPYING
2113
2114 You may copy and distribute the Document in any medium, either
2115 commercially or noncommercially, provided that this License, the
2116 copyright notices, and the license notice saying this License applies
2117 to the Document are reproduced in all copies, and that you add no other
2118 conditions whatsoever to those of this License.  You may not use
2119 technical measures to obstruct or control the reading or further
2120 copying of the copies you make or distribute.  However, you may accept
2121 compensation in exchange for copies.  If you distribute a large enough
2122 number of copies you must also follow the conditions in section 3.
2123
2124 You may also lend copies, under the same conditions stated above, and
2125 you may publicly display copies.
2126
2127
2128 3. COPYING IN QUANTITY
2129
2130 If you publish printed copies of the Document numbering more than 100,
2131 and the Document's license notice requires Cover Texts, you must enclose
2132 the copies in covers that carry, clearly and legibly, all these Cover
2133 Texts: Front-Cover Texts on the front cover, and Back-Cover Texts on
2134 the back cover.  Both covers must also clearly and legibly identify
2135 you as the publisher of these copies.  The front cover must present
2136 the full title with all words of the title equally prominent and
2137 visible.  You may add other material on the covers in addition.
2138 Copying with changes limited to the covers, as long as they preserve
2139 the title of the Document and satisfy these conditions, can be treated
2140 as verbatim copying in other respects.
2141
2142 If the required texts for either cover are too voluminous to fit
2143 legibly, you should put the first ones listed (as many as fit
2144 reasonably) on the actual cover, and continue the rest onto adjacent
2145 pages.
2146
2147 If you publish or distribute Opaque copies of the Document numbering
2148 more than 100, you must either include a machine-readable Transparent
2149 copy along with each Opaque copy, or state in or with each Opaque copy
2150 a publicly-accessible computer-network location containing a complete
2151 Transparent copy of the Document, free of added material, which the
2152 general network-using public has access to download anonymously at no
2153 charge using public-standard network protocols.  If you use the latter
2154 option, you must take reasonably prudent steps, when you begin
2155 distribution of Opaque copies in quantity, to ensure that this
2156 Transparent copy will remain thus accessible at the stated location
2157 until at least one year after the last time you distribute an Opaque
2158 copy (directly or through your agents or retailers) of that edition to
2159 the public.
2160
2161 It is requested, but not required, that you contact the authors of the
2162 Document well before redistributing any large number of copies, to give
2163 them a chance to provide you with an updated version of the Document.
2164
2165
2166 4. MODIFICATIONS
2167
2168 You may copy and distribute a Modified Version of the Document under
2169 the conditions of sections 2 and 3 above, provided that you release
2170 the Modified Version under precisely this License, with the Modified
2171 Version filling the role of the Document, thus licensing distribution
2172 and modification of the Modified Version to whoever possesses a copy
2173 of it.  In addition, you must do these things in the Modified Version:
2174
2175 A. Use in the Title Page (and on the covers, if any) a title distinct
2176    from that of the Document, and from those of previous versions
2177    (which should, if there were any, be listed in the History section
2178    of the Document).  You may use the same title as a previous version
2179    if the original publisher of that version gives permission.
2180 B. List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities
2181    responsible for authorship of the modifications in the Modified
2182    Version, together with at least five of the principal authors of the
2183    Document (all of its principal authors, if it has less than five).
2184 C. State on the Title page the name of the publisher of the
2185    Modified Version, as the publisher.
2186 D. Preserve all the copyright notices of the Document.
2187 E. Add an appropriate copyright notice for your modifications
2188    adjacent to the other copyright notices.
2189 F. Include, immediately after the copyright notices, a license notice
2190    giving the public permission to use the Modified Version under the
2191    terms of this License, in the form shown in the Addendum below.
2192 G. Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections
2193    and required Cover Texts given in the Document's license notice.
2194 H. Include an unaltered copy of this License.
2195 I. Preserve the section entitled "History", and its title, and add to
2196    it an item stating at least the title, year, new authors, and
2197    publisher of the Modified Version as given on the Title Page.  If
2198    there is no section entitled "History" in the Document, create one
2199    stating the title, year, authors, and publisher of the Document as
2200    given on its Title Page, then add an item describing the Modified
2201    Version as stated in the previous sentence.
2202 J. Preserve the network location, if any, given in the Document for
2203    public access to a Transparent copy of the Document, and likewise
2204    the network locations given in the Document for previous versions
2205    it was based on.  These may be placed in the "History" section.
2206    You may omit a network location for a work that was published at
2207    least four years before the Document itself, or if the original
2208    publisher of the version it refers to gives permission.
2209 K. In any section entitled "Acknowledgements" or "Dedications",
2210    preserve the section's title, and preserve in the section all the
2211    substance and tone of each of the contributor acknowledgements
2212    and/or dedications given therein.
2213 L. Preserve all the Invariant Sections of the Document,
2214    unaltered in their text and in their titles.  Section numbers
2215    or the equivalent are not considered part of the section titles.
2216 M. Delete any section entitled "Endorsements".  Such a section
2217    may not be included in the Modified Version.
2218 N. Do not retitle any existing section as "Endorsements"
2219    or to conflict in title with any Invariant Section.
2220
2221 If the Modified Version includes new front-matter sections or
2222 appendices that qualify as Secondary Sections and contain no material
2223 copied from the Document, you may at your option designate some or all
2224 of these sections as invariant.  To do this, add their titles to the
2225 list of Invariant Sections in the Modified Version's license notice.
2226 These titles must be distinct from any other section titles.
2227
2228 You may add a section entitled "Endorsements", provided it contains
2229 nothing but endorsements of your Modified Version by various
2230 parties--for example, statements of peer review or that the text has
2231 been approved by an organization as the authoritative definition of a
2232 standard.
2233
2234 You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a
2235 passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list
2236 of Cover Texts in the Modified Version.  Only one passage of
2237 Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or
2238 through arrangements made by) any one entity.  If the Document already
2239 includes a cover text for the same cover, previously added by you or
2240 by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of,
2241 you may not add another; but you may replace the old one, on explicit
2242 permission from the previous publisher that added the old one.
2243
2244 The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License
2245 give permission to use their names for publicity for or to assert or
2246 imply endorsement of any Modified Version.
2247
2248
2249 5. COMBINING DOCUMENTS
2250
2251 You may combine the Document with other documents released under this
2252 License, under the terms defined in section 4 above for modified
2253 versions, provided that you include in the combination all of the
2254 Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and
2255 list them all as Invariant Sections of your combined work in its
2256 license notice.
2257
2258 The combined work need only contain one copy of this License, and
2259 multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single
2260 copy.  If there are multiple Invariant Sections with the same name but
2261 different contents, make the title of each such section unique by
2262 adding at the end of it, in parentheses, the name of the original
2263 author or publisher of that section if known, or else a unique number.
2264 Make the same adjustment to the section titles in the list of
2265 Invariant Sections in the license notice of the combined work.
2266
2267 In the combination, you must combine any sections entitled "History"
2268 in the various original documents, forming one section entitled
2269 "History"; likewise combine any sections entitled "Acknowledgements",
2270 and any sections entitled "Dedications".  You must delete all sections
2271 entitled "Endorsements."
2272
2273
2274 6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS
2275
2276 You may make a collection consisting of the Document and other documents
2277 released under this License, and replace the individual copies of this
2278 License in the various documents with a single copy that is included in
2279 the collection, provided that you follow the rules of this License for
2280 verbatim copying of each of the documents in all other respects.
2281
2282 You may extract a single document from such a collection, and distribute
2283 it individually under this License, provided you insert a copy of this
2284 License into the extracted document, and follow this License in all
2285 other respects regarding verbatim copying of that document.
2286
2287
2288 7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS
2289
2290 A compilation of the Document or its derivatives with other separate
2291 and independent documents or works, in or on a volume of a storage or
2292 distribution medium, does not as a whole count as a Modified Version
2293 of the Document, provided no compilation copyright is claimed for the
2294 compilation.  Such a compilation is called an "aggregate", and this
2295 License does not apply to the other self-contained works thus compiled
2296 with the Document, on account of their being thus compiled, if they
2297 are not themselves derivative works of the Document.
2298
2299 If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these
2300 copies of the Document, then if the Document is less than one quarter
2301 of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on
2302 covers that surround only the Document within the aggregate.
2303 Otherwise they must appear on covers around the whole aggregate.
2304
2305
2306 8. TRANSLATION
2307
2308 Translation is considered a kind of modification, so you may
2309 distribute translations of the Document under the terms of section 4.
2310 Replacing Invariant Sections with translations requires special
2311 permission from their copyright holders, but you may include
2312 translations of some or all Invariant Sections in addition to the
2313 original versions of these Invariant Sections.  You may include a
2314 translation of this License provided that you also include the
2315 original English version of this License.  In case of a disagreement
2316 between the translation and the original English version of this
2317 License, the original English version will prevail.
2318
2319
2320 9. TERMINATION
2321
2322 You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except
2323 as expressly provided for under this License.  Any other attempt to
2324 copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will
2325 automatically terminate your rights under this License.  However,
2326 parties who have received copies, or rights, from you under this
2327 License will not have their licenses terminated so long as such
2328 parties remain in full compliance.
2329
2330
2331 10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE
2332
2333 The Free Software Foundation may publish new, revised versions
2334 of the GNU Free Documentation License from time to time.  Such new
2335 versions will be similar in spirit to the present version, but may
2336 differ in detail to address new problems or concerns.  See
2337 http://www.gnu.org/copyleft/.
2338
2339 Each version of the License is given a distinguishing version number.
2340 If the Document specifies that a particular numbered version of this
2341 License "or any later version" applies to it, you have the option of
2342 following the terms and conditions either of that specified version or
2343 of any later version that has been published (not as a draft) by the
2344 Free Software Foundation.  If the Document does not specify a version
2345 number of this License, you may choose any version ever published (not
2346 as a draft) by the Free Software Foundation.
2347
2348
2349 ADDENDUM: How to use this License for your documents
2350
2351 To use this License in a document you have written, include a copy of
2352 the License in the document and put the following copyright and
2353 license notices just after the title page:
2354
2355 @smallexample
2356     Copyright (c)  YEAR  YOUR NAME.
2357     Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
2358     under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
2359     or any later version published by the Free Software Foundation;
2360     with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
2361     Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.
2362     A copy of the license is included in the section entitled "GNU
2363     Free Documentation License".
2364 @end smallexample
2365
2366 If you have no Invariant Sections, write "with no Invariant Sections"
2367 instead of saying which ones are invariant.  If you have no
2368 Front-Cover Texts, write "no Front-Cover Texts" instead of
2369 "Front-Cover Texts being LIST"; likewise for Back-Cover Texts.
2370
2371 If your document contains nontrivial examples of program code, we
2372 recommend releasing these examples in parallel under your choice of
2373 free software license, such as the GNU General Public License,
2374 to permit their use in free software.
2375
2376 @contents
2377 @bye
2378
2379 NEEDS AN INDEX
2380
2381 -T - "traditional BSD style": How is it different?  Should the
2382 differences be documented?
2383
2384 example flat file adds up to 100.01%...
2385
2386 note: time estimates now only go out to one decimal place (0.0), where
2387 they used to extend two (78.67).