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[external/binutils.git] / gprof / gprof.texi
1 \input texinfo @c -*-texinfo-*-
2 @setfilename gprof.info
3 @settitle GNU gprof
4 @setchapternewpage odd
5
6 @ifinfo
7 @c This is a dir.info fragment to support semi-automated addition of
8 @c manuals to an info tree.  zoo@cygnus.com is developing this facility.
9 @format
10 START-INFO-DIR-ENTRY
11 * gprof: (gprof).                Profiling your program's execution
12 END-INFO-DIR-ENTRY
13 @end format
14 @end ifinfo
15
16 @ifinfo
17 This file documents the gprof profiler of the GNU system.
18
19 Copyright (C) 1988, 92, 97, 98, 99, 2000 Free Software Foundation, Inc.
20
21       Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
22       under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
23       or any later version published by the Free Software Foundation;
24       with no Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no
25       Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in the
26       section entitled "GNU Free Documentation License".
27
28 @ignore
29 Permission is granted to process this file through Tex and print the
30 results, provided the printed document carries copying permission
31 notice identical to this one except for the removal of this paragraph
32 (this paragraph not being relevant to the printed manual).
33
34 @end ignore
35 @end ifinfo
36
37 @finalout
38 @smallbook
39
40 @titlepage
41 @title GNU gprof
42 @subtitle The @sc{gnu} Profiler 
43 @author Jay Fenlason and Richard Stallman
44
45 @page
46
47 This manual describes the @sc{gnu} profiler, @code{gprof}, and how you
48 can use it to determine which parts of a program are taking most of the
49 execution time.  We assume that you know how to write, compile, and
50 execute programs.  @sc{gnu} @code{gprof} was written by Jay Fenlason.
51
52 @vskip 0pt plus 1filll
53 Copyright @copyright{} 1988, 92, 97, 98, 99, 2000 Free Software Foundation, Inc.
54
55       Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
56       under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
57       or any later version published by the Free Software Foundation;
58       with no Invariant Sections, with no Front-Cover Texts, and with no
59       Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in the
60       section entitled "GNU Free Documentation License".
61
62 @end titlepage
63
64 @ifinfo
65 @node Top
66 @top Profiling a Program: Where Does It Spend Its Time?
67
68 This manual describes the @sc{gnu} profiler, @code{gprof}, and how you
69 can use it to determine which parts of a program are taking most of the
70 execution time.  We assume that you know how to write, compile, and
71 execute programs.  @sc{gnu} @code{gprof} was written by Jay Fenlason.
72
73 This document is distributed under the terms of the GNU Free
74 Documentation License.  A copy of the license is included in the
75 section entitled "GNU Free Documentation License".
76
77 @menu
78 * Introduction::        What profiling means, and why it is useful.
79
80 * Compiling::           How to compile your program for profiling.
81 * Executing::           Executing your program to generate profile data
82 * Invoking::            How to run @code{gprof}, and its options
83
84 * Output::              Interpreting @code{gprof}'s output
85
86 * Inaccuracy::          Potential problems you should be aware of
87 * How do I?::           Answers to common questions
88 * Incompatibilities::   (between @sc{gnu} @code{gprof} and Unix @code{gprof}.)
89 * Details::             Details of how profiling is done
90 * GNU Free Documentation License::  GNU Free Documentation License
91 @end menu
92 @end ifinfo
93
94 @node Introduction
95 @chapter Introduction to Profiling
96
97 Profiling allows you to learn where your program spent its time and which
98 functions called which other functions while it was executing.  This
99 information can show you which pieces of your program are slower than you
100 expected, and might be candidates for rewriting to make your program
101 execute faster.  It can also tell you which functions are being called more
102 or less often than you expected.  This may help you spot bugs that had
103 otherwise been unnoticed.
104
105 Since the profiler uses information collected during the actual execution
106 of your program, it can be used on programs that are too large or too
107 complex to analyze by reading the source.  However, how your program is run
108 will affect the information that shows up in the profile data.  If you
109 don't use some feature of your program while it is being profiled, no
110 profile information will be generated for that feature.
111
112 Profiling has several steps:
113
114 @itemize @bullet
115 @item
116 You must compile and link your program with profiling enabled.
117 @xref{Compiling}.
118
119 @item
120 You must execute your program to generate a profile data file.
121 @xref{Executing}.
122
123 @item
124 You must run @code{gprof} to analyze the profile data.
125 @xref{Invoking}.
126 @end itemize
127
128 The next three chapters explain these steps in greater detail.
129
130 Several forms of output are available from the analysis.
131
132 The @dfn{flat profile} shows how much time your program spent in each function,
133 and how many times that function was called.  If you simply want to know
134 which functions burn most of the cycles, it is stated concisely here.
135 @xref{Flat Profile}.
136
137 The @dfn{call graph} shows, for each function, which functions called it, which
138 other functions it called, and how many times.  There is also an estimate
139 of how much time was spent in the subroutines of each function.  This can
140 suggest places where you might try to eliminate function calls that use a
141 lot of time.  @xref{Call Graph}.
142
143 The @dfn{annotated source} listing is a copy of the program's
144 source code, labeled with the number of times each line of the
145 program was executed.  @xref{Annotated Source}.
146
147 To better understand how profiling works, you may wish to read
148 a description of its implementation.
149 @xref{Implementation}.
150
151 @node Compiling
152 @chapter Compiling a Program for Profiling
153
154 The first step in generating profile information for your program is
155 to compile and link it with profiling enabled.
156
157 To compile a source file for profiling, specify the @samp{-pg} option when
158 you run the compiler.  (This is in addition to the options you normally
159 use.)
160
161 To link the program for profiling, if you use a compiler such as @code{cc}
162 to do the linking, simply specify @samp{-pg} in addition to your usual
163 options.  The same option, @samp{-pg}, alters either compilation or linking
164 to do what is necessary for profiling.  Here are examples:
165
166 @example
167 cc -g -c myprog.c utils.c -pg
168 cc -o myprog myprog.o utils.o -pg
169 @end example
170
171 The @samp{-pg} option also works with a command that both compiles and links:
172
173 @example
174 cc -o myprog myprog.c utils.c -g -pg
175 @end example
176
177 If you run the linker @code{ld} directly instead of through a compiler
178 such as @code{cc}, you may have to specify a profiling startup file
179 @file{gcrt0.o} as the first input file instead of the usual startup
180 file @file{crt0.o}.  In addition, you would probably want to
181 specify the profiling C library, @file{libc_p.a}, by writing
182 @samp{-lc_p} instead of the usual @samp{-lc}.  This is not absolutely
183 necessary, but doing this gives you number-of-calls information for
184 standard library functions such as @code{read} and @code{open}.  For
185 example:
186
187 @example
188 ld -o myprog /lib/gcrt0.o myprog.o utils.o -lc_p
189 @end example
190
191 If you compile only some of the modules of the program with @samp{-pg}, you
192 can still profile the program, but you won't get complete information about
193 the modules that were compiled without @samp{-pg}.  The only information
194 you get for the functions in those modules is the total time spent in them;
195 there is no record of how many times they were called, or from where.  This
196 will not affect the flat profile (except that the @code{calls} field for
197 the functions will be blank), but will greatly reduce the usefulness of the
198 call graph.
199
200 If you wish to perform line-by-line profiling,
201 you will also need to specify the @samp{-g} option,
202 instructing the compiler to insert debugging symbols into the program
203 that match program addresses to source code lines.
204 @xref{Line-by-line}.
205
206 In addition to the @samp{-pg} and @samp{-g} options,
207 you may also wish to specify the @samp{-a} option when compiling.
208 This will instrument
209 the program to perform basic-block counting.  As the program runs,
210 it will count how many times it executed each branch of each @samp{if}
211 statement, each iteration of each @samp{do} loop, etc.  This will
212 enable @code{gprof} to construct an annotated source code
213 listing showing how many times each line of code was executed.
214
215 @node Executing
216 @chapter Executing the Program
217
218 Once the program is compiled for profiling, you must run it in order to
219 generate the information that @code{gprof} needs.  Simply run the program
220 as usual, using the normal arguments, file names, etc.  The program should
221 run normally, producing the same output as usual.  It will, however, run
222 somewhat slower than normal because of the time spent collecting and the
223 writing the profile data.
224
225 The way you run the program---the arguments and input that you give
226 it---may have a dramatic effect on what the profile information shows.  The
227 profile data will describe the parts of the program that were activated for
228 the particular input you use.  For example, if the first command you give
229 to your program is to quit, the profile data will show the time used in
230 initialization and in cleanup, but not much else.
231
232 Your program will write the profile data into a file called @file{gmon.out}
233 just before exiting.  If there is already a file called @file{gmon.out},
234 its contents are overwritten.  There is currently no way to tell the
235 program to write the profile data under a different name, but you can rename
236 the file afterward if you are concerned that it may be overwritten.
237
238 In order to write the @file{gmon.out} file properly, your program must exit
239 normally: by returning from @code{main} or by calling @code{exit}.  Calling
240 the low-level function @code{_exit} does not write the profile data, and
241 neither does abnormal termination due to an unhandled signal.
242
243 The @file{gmon.out} file is written in the program's @emph{current working
244 directory} at the time it exits.  This means that if your program calls
245 @code{chdir}, the @file{gmon.out} file will be left in the last directory
246 your program @code{chdir}'d to.  If you don't have permission to write in
247 this directory, the file is not written, and you will get an error message.
248
249 Older versions of the @sc{gnu} profiling library may also write a file
250 called @file{bb.out}.  This file, if present, contains an human-readable
251 listing of the basic-block execution counts.  Unfortunately, the
252 appearance of a human-readable @file{bb.out} means the basic-block
253 counts didn't get written into @file{gmon.out}.
254 The Perl script @code{bbconv.pl}, included with the @code{gprof}
255 source distribution, will convert a @file{bb.out} file into
256 a format readable by @code{gprof}.
257
258 @node Invoking
259 @chapter @code{gprof} Command Summary
260
261 After you have a profile data file @file{gmon.out}, you can run @code{gprof}
262 to interpret the information in it.  The @code{gprof} program prints a
263 flat profile and a call graph on standard output.  Typically you would
264 redirect the output of @code{gprof} into a file with @samp{>}.
265
266 You run @code{gprof} like this:
267
268 @smallexample
269 gprof @var{options} [@var{executable-file} [@var{profile-data-files}@dots{}]] [> @var{outfile}]
270 @end smallexample
271
272 @noindent
273 Here square-brackets indicate optional arguments.
274
275 If you omit the executable file name, the file @file{a.out} is used.  If
276 you give no profile data file name, the file @file{gmon.out} is used.  If
277 any file is not in the proper format, or if the profile data file does not
278 appear to belong to the executable file, an error message is printed.
279
280 You can give more than one profile data file by entering all their names
281 after the executable file name; then the statistics in all the data files
282 are summed together.
283
284 The order of these options does not matter.
285
286 @menu
287 * Output Options::      Controlling @code{gprof}'s output style
288 * Analysis Options::    Controlling how @code{gprof} analyses its data
289 * Miscellaneous Options::
290 * Deprecated Options::  Options you no longer need to use, but which
291                             have been retained for compatibility
292 * Symspecs::            Specifying functions to include or exclude
293 @end menu
294
295 @node Output Options,Analysis Options,,Invoking
296 @section Output Options
297
298 These options specify which of several output formats
299 @code{gprof} should produce.
300
301 Many of these options take an optional @dfn{symspec} to specify
302 functions to be included or excluded.  These options can be
303 specified multiple times, with different symspecs, to include
304 or exclude sets of symbols.  @xref{Symspecs}.
305
306 Specifying any of these options overrides the default (@samp{-p -q}),
307 which prints a flat profile and call graph analysis
308 for all functions.
309
310 @table @code
311
312 @item -A[@var{symspec}]
313 @itemx --annotated-source[=@var{symspec}]
314 The @samp{-A} option causes @code{gprof} to print annotated source code.
315 If @var{symspec} is specified, print output only for matching symbols.
316 @xref{Annotated Source}.
317
318 @item -b
319 @itemx --brief
320 If the @samp{-b} option is given, @code{gprof} doesn't print the
321 verbose blurbs that try to explain the meaning of all of the fields in
322 the tables.  This is useful if you intend to print out the output, or
323 are tired of seeing the blurbs.
324
325 @item -C[@var{symspec}]
326 @itemx --exec-counts[=@var{symspec}]
327 The @samp{-C} option causes @code{gprof} to
328 print a tally of functions and the number of times each was called.
329 If @var{symspec} is specified, print tally only for matching symbols.
330
331 If the profile data file contains basic-block count records, specifying
332 the @samp{-l} option, along with @samp{-C}, will cause basic-block
333 execution counts to be tallied and displayed.
334
335 @item -i
336 @itemx --file-info
337 The @samp{-i} option causes @code{gprof} to display summary information
338 about the profile data file(s) and then exit.  The number of histogram,
339 call graph, and basic-block count records is displayed.
340
341 @item -I @var{dirs}
342 @itemx --directory-path=@var{dirs}
343 The @samp{-I} option specifies a list of search directories in
344 which to find source files.  Environment variable @var{GPROF_PATH}
345 can also be used to convey this information.
346 Used mostly for annotated source output.
347
348 @item -J[@var{symspec}]
349 @itemx --no-annotated-source[=@var{symspec}]
350 The @samp{-J} option causes @code{gprof} not to
351 print annotated source code.
352 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints annotated source,
353 but excludes matching symbols.
354
355 @item -L
356 @itemx --print-path
357 Normally, source filenames are printed with the path
358 component suppressed.  The @samp{-L} option causes @code{gprof}
359 to print the full pathname of
360 source filenames, which is determined
361 from symbolic debugging information in the image file
362 and is relative to the directory in which the compiler
363 was invoked.
364
365 @item -p[@var{symspec}]
366 @itemx --flat-profile[=@var{symspec}]
367 The @samp{-p} option causes @code{gprof} to print a flat profile.
368 If @var{symspec} is specified, print flat profile only for matching symbols.
369 @xref{Flat Profile}.
370
371 @item -P[@var{symspec}]
372 @itemx --no-flat-profile[=@var{symspec}]
373 The @samp{-P} option causes @code{gprof} to suppress printing a flat profile.
374 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints a flat profile,
375 but excludes matching symbols.
376
377 @item -q[@var{symspec}]
378 @itemx --graph[=@var{symspec}]
379 The @samp{-q} option causes @code{gprof} to print the call graph analysis.
380 If @var{symspec} is specified, print call graph only for matching symbols
381 and their children.
382 @xref{Call Graph}.
383
384 @item -Q[@var{symspec}]
385 @itemx --no-graph[=@var{symspec}]
386 The @samp{-Q} option causes @code{gprof} to suppress printing the
387 call graph.
388 If @var{symspec} is specified, @code{gprof} prints a call graph,
389 but excludes matching symbols.
390
391 @item -y
392 @itemx --separate-files
393 This option affects annotated source output only.
394 Normally, @code{gprof} prints annotated source files
395 to standard-output.  If this option is specified,
396 annotated source for a file named @file{path/@var{filename}}
397 is generated in the file @file{@var{filename}-ann}.  If the underlying
398 filesystem would truncate @file{@var{filename}-ann} so that it
399 overwrites the original @file{@var{filename}}, @code{gprof} generates
400 annotated source in the file @file{@var{filename}.ann} instead (if the
401 original file name has an extension, that extension is @emph{replaced}
402 with @file{.ann}).
403
404 @item -Z[@var{symspec}]
405 @itemx --no-exec-counts[=@var{symspec}]
406 The @samp{-Z} option causes @code{gprof} not to
407 print a tally of functions and the number of times each was called.
408 If @var{symspec} is specified, print tally, but exclude matching symbols.
409
410 @item --function-ordering
411 The @samp{--function-ordering} option causes @code{gprof} to print a
412 suggested function ordering for the program based on profiling data.
413 This option suggests an ordering which may improve paging, tlb and
414 cache behavior for the program on systems which support arbitrary
415 ordering of functions in an executable.
416
417 The exact details of how to force the linker to place functions
418 in a particular order is system dependent and out of the scope of this
419 manual.
420
421 @item --file-ordering @var{map_file}
422 The @samp{--file-ordering} option causes @code{gprof} to print a
423 suggested .o link line ordering for the program based on profiling data.
424 This option suggests an ordering which may improve paging, tlb and
425 cache behavior for the program on systems which do not support arbitrary
426 ordering of functions in an executable.
427
428 Use of the @samp{-a} argument is highly recommended with this option.
429
430 The @var{map_file} argument is a pathname to a file which provides
431 function name to object file mappings.  The format of the file is similar to
432 the output of the program @code{nm}.
433
434 @smallexample
435 @group
436 c-parse.o:00000000 T yyparse
437 c-parse.o:00000004 C yyerrflag
438 c-lang.o:00000000 T maybe_objc_method_name
439 c-lang.o:00000000 T print_lang_statistics
440 c-lang.o:00000000 T recognize_objc_keyword
441 c-decl.o:00000000 T print_lang_identifier
442 c-decl.o:00000000 T print_lang_type
443 @dots{}
444
445 @end group
446 @end smallexample
447
448 To create a @var{map_file} with @sc{gnu} @code{nm}, type a command like
449 @kbd{nm --extern-only --defined-only -v --print-file-name program-name}.
450
451 @item -T
452 @itemx --traditional
453 The @samp{-T} option causes @code{gprof} to print its output in
454 ``traditional'' BSD style.
455
456 @item -w @var{width}
457 @itemx --width=@var{width}
458 Sets width of output lines to @var{width}.
459 Currently only used when printing the function index at the bottom
460 of the call graph.
461
462 @item -x
463 @itemx --all-lines
464 This option affects annotated source output only.
465 By default, only the lines at the beginning of a basic-block
466 are annotated.  If this option is specified, every line in
467 a basic-block is annotated by repeating the annotation for the
468 first line.  This behavior is similar to @code{tcov}'s @samp{-a}.
469
470 @item --demangle[=@var{style}]
471 @itemx --no-demangle
472 These options control whether C++ symbol names should be demangled when
473 printing output.  The default is to demangle symbols.  The
474 @code{--no-demangle} option may be used to turn off demangling. Different 
475 compilers have different mangling styles.  The optional demangling style 
476 argument can be used to choose an appropriate demangling style for your 
477 compiler.
478 @end table
479
480 @node Analysis Options,Miscellaneous Options,Output Options,Invoking
481 @section Analysis Options
482
483 @table @code
484
485 @item -a
486 @itemx --no-static
487 The @samp{-a} option causes @code{gprof} to suppress the printing of
488 statically declared (private) functions.  (These are functions whose
489 names are not listed as global, and which are not visible outside the
490 file/function/block where they were defined.)  Time spent in these
491 functions, calls to/from them, etc, will all be attributed to the
492 function that was loaded directly before it in the executable file.
493 @c This is compatible with Unix @code{gprof}, but a bad idea.  
494 This option affects both the flat profile and the call graph.
495
496 @item -c
497 @itemx --static-call-graph
498 The @samp{-c} option causes the call graph of the program to be
499 augmented by a heuristic which examines the text space of the object
500 file and identifies function calls in the binary machine code.
501 Since normal call graph records are only generated when functions are
502 entered, this option identifies children that could have been called,
503 but never were.  Calls to functions that were not compiled with
504 profiling enabled are also identified, but only if symbol table
505 entries are present for them.
506 Calls to dynamic library routines are typically @emph{not} found
507 by this option.
508 Parents or children identified via this heuristic
509 are indicated in the call graph with call counts of @samp{0}.
510
511 @item -D
512 @itemx --ignore-non-functions
513 The @samp{-D} option causes @code{gprof} to ignore symbols which
514 are not known to be functions.  This option will give more accurate
515 profile data on systems where it is supported (Solaris and HPUX for
516 example).
517
518 @item -k @var{from}/@var{to}
519 The @samp{-k} option allows you to delete from the call graph any arcs from
520 symbols matching symspec @var{from} to those matching symspec @var{to}.
521
522 @item -l
523 @itemx --line
524 The @samp{-l} option enables line-by-line profiling, which causes
525 histogram hits to be charged to individual source code lines,
526 instead of functions.
527 If the program was compiled with basic-block counting enabled,
528 this option will also identify how many times each line of
529 code was executed.
530 While line-by-line profiling can help isolate where in a large function
531 a program is spending its time, it also significantly increases
532 the running time of @code{gprof}, and magnifies statistical
533 inaccuracies.
534 @xref{Sampling Error}.
535
536 @item -m @var{num}
537 @itemx --min-count=@var{num}
538 This option affects execution count output only.
539 Symbols that are executed less than @var{num} times are suppressed.
540
541 @item -n[@var{symspec}]
542 @itemx --time[=@var{symspec}]
543 The @samp{-n} option causes @code{gprof}, in its call graph analysis,
544 to only propagate times for symbols matching @var{symspec}.
545
546 @item -N[@var{symspec}]
547 @itemx --no-time[=@var{symspec}]
548 The @samp{-n} option causes @code{gprof}, in its call graph analysis,
549 not to propagate times for symbols matching @var{symspec}.
550
551 @item -z
552 @itemx --display-unused-functions
553 If you give the @samp{-z} option, @code{gprof} will mention all
554 functions in the flat profile, even those that were never called, and
555 that had no time spent in them.  This is useful in conjunction with the
556 @samp{-c} option for discovering which routines were never called.
557
558 @end table
559
560 @node Miscellaneous Options,Deprecated Options,Analysis Options,Invoking
561 @section Miscellaneous Options
562
563 @table @code
564
565 @item -d[@var{num}]
566 @itemx --debug[=@var{num}]
567 The @samp{-d @var{num}} option specifies debugging options.
568 If @var{num} is not specified, enable all debugging.
569 @xref{Debugging}.
570
571 @item -O@var{name}
572 @itemx --file-format=@var{name}
573 Selects the format of the profile data files.  Recognized formats are
574 @samp{auto} (the default), @samp{bsd}, @samp{4.4bsd}, @samp{magic}, and
575 @samp{prof} (not yet supported).
576
577 @item -s
578 @itemx --sum
579 The @samp{-s} option causes @code{gprof} to summarize the information
580 in the profile data files it read in, and write out a profile data
581 file called @file{gmon.sum}, which contains all the information from
582 the profile data files that @code{gprof} read in.  The file @file{gmon.sum}
583 may be one of the specified input files; the effect of this is to
584 merge the data in the other input files into @file{gmon.sum}.
585
586 Eventually you can run @code{gprof} again without @samp{-s} to analyze the
587 cumulative data in the file @file{gmon.sum}.
588
589 @item -v
590 @itemx --version
591 The @samp{-v} flag causes @code{gprof} to print the current version
592 number, and then exit.
593
594 @end table
595
596 @node Deprecated Options,Symspecs,Miscellaneous Options,Invoking
597 @section Deprecated Options
598
599 @table @code
600
601 These options have been replaced with newer versions that use symspecs.
602
603 @item -e @var{function_name}
604 The @samp{-e @var{function}} option tells @code{gprof} to not print
605 information about the function @var{function_name} (and its
606 children@dots{}) in the call graph.  The function will still be listed
607 as a child of any functions that call it, but its index number will be
608 shown as @samp{[not printed]}.  More than one @samp{-e} option may be
609 given; only one @var{function_name} may be indicated with each @samp{-e}
610 option. 
611
612 @item -E @var{function_name}
613 The @code{-E @var{function}} option works like the @code{-e} option, but
614 time spent in the function (and children who were not called from
615 anywhere else), will not be used to compute the percentages-of-time for
616 the call graph.  More than one @samp{-E} option may be given; only one
617 @var{function_name} may be indicated with each @samp{-E} option.
618
619 @item -f @var{function_name}
620 The @samp{-f @var{function}} option causes @code{gprof} to limit the
621 call graph to the function @var{function_name} and its children (and
622 their children@dots{}).  More than one @samp{-f} option may be given;
623 only one @var{function_name} may be indicated with each @samp{-f}
624 option.  
625
626 @item -F @var{function_name}
627 The @samp{-F @var{function}} option works like the @code{-f} option, but
628 only time spent in the function and its children (and their
629 children@dots{}) will be used to determine total-time and
630 percentages-of-time for the call graph.  More than one @samp{-F} option
631 may be given; only one @var{function_name} may be indicated with each
632 @samp{-F} option.  The @samp{-F} option overrides the @samp{-E} option.
633
634 @end table
635
636 Note that only one function can be specified with each @code{-e},
637 @code{-E}, @code{-f} or @code{-F} option.  To specify more than one
638 function, use multiple options.  For example, this command:
639
640 @example
641 gprof -e boring -f foo -f bar myprogram > gprof.output
642 @end example
643
644 @noindent
645 lists in the call graph all functions that were reached from either
646 @code{foo} or @code{bar} and were not reachable from @code{boring}.
647
648 @node Symspecs,,Deprecated Options,Invoking
649 @section Symspecs
650
651 Many of the output options allow functions to be included or excluded
652 using @dfn{symspecs} (symbol specifications), which observe the
653 following syntax:
654
655 @example
656   filename_containing_a_dot
657 | funcname_not_containing_a_dot
658 | linenumber
659 | ( [ any_filename ] `:' ( any_funcname | linenumber ) )
660 @end example
661
662 Here are some sample symspecs:
663
664 @table @samp
665 @item main.c
666 Selects everything in file @file{main.c}---the
667 dot in the string tells @code{gprof} to interpret
668 the string as a filename, rather than as
669 a function name.  To select a file whose
670 name does not contain a dot, a trailing colon
671 should be specified.  For example, @samp{odd:} is
672 interpreted as the file named @file{odd}.
673
674 @item main
675 Selects all functions named @samp{main}.
676
677 Note that there may be multiple instances of the same function name
678 because some of the definitions may be local (i.e., static).  Unless a
679 function name is unique in a program, you must use the colon notation
680 explained below to specify a function from a specific source file.
681
682 Sometimes, function names contain dots.  In such cases, it is necessary
683 to add a leading colon to the name.  For example, @samp{:.mul} selects
684 function @samp{.mul}.
685
686 In some object file formats, symbols have a leading underscore.
687 @code{gprof} will normally not print these underscores.  When you name a
688 symbol in a symspec, you should type it exactly as @code{gprof} prints
689 it in its output.  For example, if the compiler produces a symbol
690 @samp{_main} from your @code{main} function, @code{gprof} still prints
691 it as @samp{main} in its output, so you should use @samp{main} in
692 symspecs.
693
694 @item main.c:main
695 Selects function @samp{main} in file @file{main.c}.
696
697 @item main.c:134
698 Selects line 134 in file @file{main.c}.
699 @end table
700
701 @node Output
702 @chapter Interpreting @code{gprof}'s Output
703
704 @code{gprof} can produce several different output styles, the
705 most important of which are described below.  The simplest output
706 styles (file information, execution count, and function and file ordering)
707 are not described here, but are documented with the respective options
708 that trigger them.
709 @xref{Output Options}.
710
711 @menu
712 * Flat Profile::        The flat profile shows how much time was spent
713                             executing directly in each function.
714 * Call Graph::          The call graph shows which functions called which
715                             others, and how much time each function used
716                             when its subroutine calls are included.
717 * Line-by-line::        @code{gprof} can analyze individual source code lines
718 * Annotated Source::    The annotated source listing displays source code
719                             labeled with execution counts
720 @end menu
721
722
723 @node Flat Profile,Call Graph,,Output
724 @section The Flat Profile
725 @cindex flat profile
726
727 The @dfn{flat profile} shows the total amount of time your program
728 spent executing each function.  Unless the @samp{-z} option is given,
729 functions with no apparent time spent in them, and no apparent calls
730 to them, are not mentioned.  Note that if a function was not compiled
731 for profiling, and didn't run long enough to show up on the program
732 counter histogram, it will be indistinguishable from a function that
733 was never called.
734
735 This is part of a flat profile for a small program:
736
737 @smallexample
738 @group
739 Flat profile:
740
741 Each sample counts as 0.01 seconds.
742   %   cumulative   self              self     total           
743  time   seconds   seconds    calls  ms/call  ms/call  name    
744  33.34      0.02     0.02     7208     0.00     0.00  open
745  16.67      0.03     0.01      244     0.04     0.12  offtime
746  16.67      0.04     0.01        8     1.25     1.25  memccpy
747  16.67      0.05     0.01        7     1.43     1.43  write
748  16.67      0.06     0.01                             mcount
749   0.00      0.06     0.00      236     0.00     0.00  tzset
750   0.00      0.06     0.00      192     0.00     0.00  tolower
751   0.00      0.06     0.00       47     0.00     0.00  strlen
752   0.00      0.06     0.00       45     0.00     0.00  strchr
753   0.00      0.06     0.00        1     0.00    50.00  main
754   0.00      0.06     0.00        1     0.00     0.00  memcpy
755   0.00      0.06     0.00        1     0.00    10.11  print
756   0.00      0.06     0.00        1     0.00     0.00  profil
757   0.00      0.06     0.00        1     0.00    50.00  report
758 @dots{}
759 @end group
760 @end smallexample
761
762 @noindent
763 The functions are sorted by first by decreasing run-time spent in them,
764 then by decreasing number of calls, then alphabetically by name.  The
765 functions @samp{mcount} and @samp{profil} are part of the profiling
766 apparatus and appear in every flat profile; their time gives a measure of
767 the amount of overhead due to profiling.
768
769 Just before the column headers, a statement appears indicating
770 how much time each sample counted as.
771 This @dfn{sampling period} estimates the margin of error in each of the time
772 figures.  A time figure that is not much larger than this is not
773 reliable.  In this example, each sample counted as 0.01 seconds,
774 suggesting a 100 Hz sampling rate.
775 The program's total execution time was 0.06
776 seconds, as indicated by the @samp{cumulative seconds} field.  Since
777 each sample counted for 0.01 seconds, this means only six samples
778 were taken during the run.  Two of the samples occurred while the
779 program was in the @samp{open} function, as indicated by the
780 @samp{self seconds} field.  Each of the other four samples
781 occurred one each in @samp{offtime}, @samp{memccpy}, @samp{write},
782 and @samp{mcount}.
783 Since only six samples were taken, none of these values can
784 be regarded as particularly reliable.
785 In another run,
786 the @samp{self seconds} field for
787 @samp{mcount} might well be @samp{0.00} or @samp{0.02}.
788 @xref{Sampling Error}, for a complete discussion.
789
790 The remaining functions in the listing (those whose
791 @samp{self seconds} field is @samp{0.00}) didn't appear
792 in the histogram samples at all.  However, the call graph
793 indicated that they were called, so therefore they are listed,
794 sorted in decreasing order by the @samp{calls} field.
795 Clearly some time was spent executing these functions,
796 but the paucity of histogram samples prevents any
797 determination of how much time each took.
798
799 Here is what the fields in each line mean:
800
801 @table @code
802 @item % time
803 This is the percentage of the total execution time your program spent
804 in this function.  These should all add up to 100%.
805
806 @item cumulative seconds
807 This is the cumulative total number of seconds the computer spent
808 executing this functions, plus the time spent in all the functions
809 above this one in this table.
810
811 @item self seconds
812 This is the number of seconds accounted for by this function alone.
813 The flat profile listing is sorted first by this number.
814
815 @item calls
816 This is the total number of times the function was called.  If the
817 function was never called, or the number of times it was called cannot
818 be determined (probably because the function was not compiled with
819 profiling enabled), the @dfn{calls} field is blank.
820
821 @item self ms/call
822 This represents the average number of milliseconds spent in this
823 function per call, if this function is profiled.  Otherwise, this field
824 is blank for this function.
825
826 @item total ms/call
827 This represents the average number of milliseconds spent in this
828 function and its descendants per call, if this function is profiled.
829 Otherwise, this field is blank for this function.
830 This is the only field in the flat profile that uses call graph analysis.
831
832 @item name
833 This is the name of the function.   The flat profile is sorted by this
834 field alphabetically after the @dfn{self seconds} and @dfn{calls}
835 fields are sorted.
836 @end table
837
838 @node Call Graph,Line-by-line,Flat Profile,Output
839 @section The Call Graph
840 @cindex call graph
841
842 The @dfn{call graph} shows how much time was spent in each function
843 and its children.  From this information, you can find functions that,
844 while they themselves may not have used much time, called other
845 functions that did use unusual amounts of time.
846
847 Here is a sample call from a small program.  This call came from the
848 same @code{gprof} run as the flat profile example in the previous
849 chapter.
850
851 @smallexample
852 @group
853 granularity: each sample hit covers 2 byte(s) for 20.00% of 0.05 seconds
854
855 index % time    self  children    called     name
856                                                  <spontaneous>
857 [1]    100.0    0.00    0.05                 start [1]
858                 0.00    0.05       1/1           main [2]
859                 0.00    0.00       1/2           on_exit [28]
860                 0.00    0.00       1/1           exit [59]
861 -----------------------------------------------
862                 0.00    0.05       1/1           start [1]
863 [2]    100.0    0.00    0.05       1         main [2]
864                 0.00    0.05       1/1           report [3]
865 -----------------------------------------------
866                 0.00    0.05       1/1           main [2]
867 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
868                 0.00    0.03       8/8           timelocal [6]
869                 0.00    0.01       1/1           print [9]
870                 0.00    0.01       9/9           fgets [12]
871                 0.00    0.00      12/34          strncmp <cycle 1> [40]
872                 0.00    0.00       8/8           lookup [20]
873                 0.00    0.00       1/1           fopen [21]
874                 0.00    0.00       8/8           chewtime [24]
875                 0.00    0.00       8/16          skipspace [44]
876 -----------------------------------------------
877 [4]     59.8    0.01        0.02       8+472     <cycle 2 as a whole>   [4]
878                 0.01        0.02     244+260         offtime <cycle 2> [7]
879                 0.00        0.00     236+1           tzset <cycle 2> [26]
880 -----------------------------------------------
881 @end group
882 @end smallexample
883
884 The lines full of dashes divide this table into @dfn{entries}, one for each
885 function.  Each entry has one or more lines.
886
887 In each entry, the primary line is the one that starts with an index number
888 in square brackets.  The end of this line says which function the entry is
889 for.  The preceding lines in the entry describe the callers of this
890 function and the following lines describe its subroutines (also called
891 @dfn{children} when we speak of the call graph).
892
893 The entries are sorted by time spent in the function and its subroutines.
894
895 The internal profiling function @code{mcount} (@pxref{Flat Profile})
896 is never mentioned in the call graph.
897
898 @menu
899 * Primary::       Details of the primary line's contents.
900 * Callers::       Details of caller-lines' contents.
901 * Subroutines::   Details of subroutine-lines' contents.
902 * Cycles::        When there are cycles of recursion,
903                    such as @code{a} calls @code{b} calls @code{a}@dots{}
904 @end menu
905
906 @node Primary
907 @subsection The Primary Line
908
909 The @dfn{primary line} in a call graph entry is the line that
910 describes the function which the entry is about and gives the overall
911 statistics for this function.
912
913 For reference, we repeat the primary line from the entry for function
914 @code{report} in our main example, together with the heading line that
915 shows the names of the fields:
916
917 @smallexample
918 @group
919 index  % time    self  children called     name
920 @dots{}
921 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
922 @end group
923 @end smallexample
924
925 Here is what the fields in the primary line mean:
926
927 @table @code
928 @item index
929 Entries are numbered with consecutive integers.  Each function
930 therefore has an index number, which appears at the beginning of its
931 primary line.
932
933 Each cross-reference to a function, as a caller or subroutine of
934 another, gives its index number as well as its name.  The index number
935 guides you if you wish to look for the entry for that function.
936
937 @item % time
938 This is the percentage of the total time that was spent in this
939 function, including time spent in subroutines called from this
940 function.
941
942 The time spent in this function is counted again for the callers of
943 this function.  Therefore, adding up these percentages is meaningless.
944
945 @item self
946 This is the total amount of time spent in this function.  This
947 should be identical to the number printed in the @code{seconds} field
948 for this function in the flat profile.
949
950 @item children
951 This is the total amount of time spent in the subroutine calls made by
952 this function.  This should be equal to the sum of all the @code{self}
953 and @code{children} entries of the children listed directly below this
954 function.
955
956 @item called
957 This is the number of times the function was called.
958
959 If the function called itself recursively, there are two numbers,
960 separated by a @samp{+}.  The first number counts non-recursive calls,
961 and the second counts recursive calls.
962
963 In the example above, the function @code{report} was called once from
964 @code{main}.
965
966 @item name
967 This is the name of the current function.  The index number is
968 repeated after it.
969
970 If the function is part of a cycle of recursion, the cycle number is
971 printed between the function's name and the index number
972 (@pxref{Cycles}).  For example, if function @code{gnurr} is part of
973 cycle number one, and has index number twelve, its primary line would
974 be end like this:
975
976 @example
977 gnurr <cycle 1> [12]
978 @end example
979 @end table
980
981 @node Callers, Subroutines, Primary, Call Graph
982 @subsection Lines for a Function's Callers
983
984 A function's entry has a line for each function it was called by.
985 These lines' fields correspond to the fields of the primary line, but
986 their meanings are different because of the difference in context.
987
988 For reference, we repeat two lines from the entry for the function
989 @code{report}, the primary line and one caller-line preceding it, together
990 with the heading line that shows the names of the fields:
991
992 @smallexample
993 index  % time    self  children called     name
994 @dots{}
995                 0.00    0.05       1/1           main [2]
996 [3]    100.0    0.00    0.05       1         report [3]
997 @end smallexample
998
999 Here are the meanings of the fields in the caller-line for @code{report}
1000 called from @code{main}:
1001
1002 @table @code
1003 @item self
1004 An estimate of the amount of time spent in @code{report} itself when it was
1005 called from @code{main}.
1006
1007 @item children
1008 An estimate of the amount of time spent in subroutines of @code{report}
1009 when @code{report} was called from @code{main}.
1010
1011 The sum of the @code{self} and @code{children} fields is an estimate
1012 of the amount of time spent within calls to @code{report} from @code{main}.
1013
1014 @item called
1015 Two numbers: the number of times @code{report} was called from @code{main},
1016 followed by the total number of non-recursive calls to @code{report} from
1017 all its callers.
1018
1019 @item name and index number
1020 The name of the caller of @code{report} to which this line applies,
1021 followed by the caller's index number.
1022
1023 Not all functions have entries in the call graph; some
1024 options to @code{gprof} request the omission of certain functions.
1025 When a caller has no entry of its own, it still has caller-lines
1026 in the entries of the functions it calls.
1027
1028 If the caller is part of a recursion cycle, the cycle number is
1029 printed between the name and the index number.
1030 @end table
1031
1032 If the identity of the callers of a function cannot be determined, a
1033 dummy caller-line is printed which has @samp{<spontaneous>} as the
1034 ``caller's name'' and all other fields blank.  This can happen for
1035 signal handlers.
1036 @c What if some calls have determinable callers' names but not all?
1037 @c FIXME - still relevant?
1038
1039 @node Subroutines, Cycles, Callers, Call Graph
1040 @subsection Lines for a Function's Subroutines
1041
1042 A function's entry has a line for each of its subroutines---in other
1043 words, a line for each other function that it called.  These lines'
1044 fields correspond to the fields of the primary line, but their meanings
1045 are different because of the difference in context.
1046
1047 For reference, we repeat two lines from the entry for the function
1048 @code{main}, the primary line and a line for a subroutine, together
1049 with the heading line that shows the names of the fields:
1050
1051 @smallexample
1052 index  % time    self  children called     name
1053 @dots{}
1054 [2]    100.0    0.00    0.05       1         main [2]
1055                 0.00    0.05       1/1           report [3]
1056 @end smallexample
1057
1058 Here are the meanings of the fields in the subroutine-line for @code{main}
1059 calling @code{report}:
1060
1061 @table @code
1062 @item self
1063 An estimate of the amount of time spent directly within @code{report}
1064 when @code{report} was called from @code{main}.
1065
1066 @item children
1067 An estimate of the amount of time spent in subroutines of @code{report}
1068 when @code{report} was called from @code{main}.
1069
1070 The sum of the @code{self} and @code{children} fields is an estimate
1071 of the total time spent in calls to @code{report} from @code{main}.
1072
1073 @item called
1074 Two numbers, the number of calls to @code{report} from @code{main}
1075 followed by the total number of non-recursive calls to @code{report}.
1076 This ratio is used to determine how much of @code{report}'s @code{self}
1077 and @code{children} time gets credited to @code{main}.
1078 @xref{Assumptions}.
1079
1080 @item name
1081 The name of the subroutine of @code{main} to which this line applies,
1082 followed by the subroutine's index number.
1083
1084 If the caller is part of a recursion cycle, the cycle number is
1085 printed between the name and the index number.
1086 @end table
1087
1088 @node Cycles,, Subroutines, Call Graph
1089 @subsection How Mutually Recursive Functions Are Described
1090 @cindex cycle
1091 @cindex recursion cycle
1092
1093 The graph may be complicated by the presence of @dfn{cycles of
1094 recursion} in the call graph.  A cycle exists if a function calls
1095 another function that (directly or indirectly) calls (or appears to
1096 call) the original function.  For example: if @code{a} calls @code{b},
1097 and @code{b} calls @code{a}, then @code{a} and @code{b} form a cycle.
1098
1099 Whenever there are call paths both ways between a pair of functions, they
1100 belong to the same cycle.  If @code{a} and @code{b} call each other and
1101 @code{b} and @code{c} call each other, all three make one cycle.  Note that
1102 even if @code{b} only calls @code{a} if it was not called from @code{a},
1103 @code{gprof} cannot determine this, so @code{a} and @code{b} are still
1104 considered a cycle.
1105
1106 The cycles are numbered with consecutive integers.  When a function
1107 belongs to a cycle, each time the function name appears in the call graph
1108 it is followed by @samp{<cycle @var{number}>}.
1109
1110 The reason cycles matter is that they make the time values in the call
1111 graph paradoxical.  The ``time spent in children'' of @code{a} should
1112 include the time spent in its subroutine @code{b} and in @code{b}'s
1113 subroutines---but one of @code{b}'s subroutines is @code{a}!  How much of
1114 @code{a}'s time should be included in the children of @code{a}, when
1115 @code{a} is indirectly recursive?
1116
1117 The way @code{gprof} resolves this paradox is by creating a single entry
1118 for the cycle as a whole.  The primary line of this entry describes the
1119 total time spent directly in the functions of the cycle.  The
1120 ``subroutines'' of the cycle are the individual functions of the cycle, and
1121 all other functions that were called directly by them.  The ``callers'' of
1122 the cycle are the functions, outside the cycle, that called functions in
1123 the cycle.
1124
1125 Here is an example portion of a call graph which shows a cycle containing
1126 functions @code{a} and @code{b}.  The cycle was entered by a call to
1127 @code{a} from @code{main}; both @code{a} and @code{b} called @code{c}.
1128
1129 @smallexample
1130 index  % time    self  children called     name
1131 ----------------------------------------
1132                  1.77        0    1/1        main [2]
1133 [3]     91.71    1.77        0    1+5    <cycle 1 as a whole> [3]
1134                  1.02        0    3          b <cycle 1> [4]
1135                  0.75        0    2          a <cycle 1> [5]
1136 ----------------------------------------
1137                                   3          a <cycle 1> [5]
1138 [4]     52.85    1.02        0    0      b <cycle 1> [4]
1139                                   2          a <cycle 1> [5]
1140                     0        0    3/6        c [6]
1141 ----------------------------------------
1142                  1.77        0    1/1        main [2]
1143                                   2          b <cycle 1> [4]
1144 [5]     38.86    0.75        0    1      a <cycle 1> [5]
1145                                   3          b <cycle 1> [4]
1146                     0        0    3/6        c [6]
1147 ----------------------------------------
1148 @end smallexample
1149
1150 @noindent
1151 (The entire call graph for this program contains in addition an entry for
1152 @code{main}, which calls @code{a}, and an entry for @code{c}, with callers
1153 @code{a} and @code{b}.)
1154
1155 @smallexample
1156 index  % time    self  children called     name
1157                                              <spontaneous>
1158 [1]    100.00       0     1.93    0      start [1]
1159                  0.16     1.77    1/1        main [2]
1160 ----------------------------------------
1161                  0.16     1.77    1/1        start [1]
1162 [2]    100.00    0.16     1.77    1      main [2]
1163                  1.77        0    1/1        a <cycle 1> [5]
1164 ----------------------------------------
1165                  1.77        0    1/1        main [2]
1166 [3]     91.71    1.77        0    1+5    <cycle 1 as a whole> [3]
1167                  1.02        0    3          b <cycle 1> [4]
1168                  0.75        0    2          a <cycle 1> [5]
1169                     0        0    6/6        c [6]
1170 ----------------------------------------
1171                                   3          a <cycle 1> [5]
1172 [4]     52.85    1.02        0    0      b <cycle 1> [4]
1173                                   2          a <cycle 1> [5]
1174                     0        0    3/6        c [6]
1175 ----------------------------------------
1176                  1.77        0    1/1        main [2]
1177                                   2          b <cycle 1> [4]
1178 [5]     38.86    0.75        0    1      a <cycle 1> [5]
1179                                   3          b <cycle 1> [4]
1180                     0        0    3/6        c [6]
1181 ----------------------------------------
1182                     0        0    3/6        b <cycle 1> [4]
1183                     0        0    3/6        a <cycle 1> [5]
1184 [6]      0.00       0        0    6      c [6]
1185 ----------------------------------------
1186 @end smallexample
1187
1188 The @code{self} field of the cycle's primary line is the total time
1189 spent in all the functions of the cycle.  It equals the sum of the
1190 @code{self} fields for the individual functions in the cycle, found
1191 in the entry in the subroutine lines for these functions.
1192
1193 The @code{children} fields of the cycle's primary line and subroutine lines
1194 count only subroutines outside the cycle.  Even though @code{a} calls
1195 @code{b}, the time spent in those calls to @code{b} is not counted in
1196 @code{a}'s @code{children} time.  Thus, we do not encounter the problem of
1197 what to do when the time in those calls to @code{b} includes indirect
1198 recursive calls back to @code{a}.
1199
1200 The @code{children} field of a caller-line in the cycle's entry estimates
1201 the amount of time spent @emph{in the whole cycle}, and its other
1202 subroutines, on the times when that caller called a function in the cycle.
1203
1204 The @code{calls} field in the primary line for the cycle has two numbers:
1205 first, the number of times functions in the cycle were called by functions
1206 outside the cycle; second, the number of times they were called by
1207 functions in the cycle (including times when a function in the cycle calls
1208 itself).  This is a generalization of the usual split into non-recursive and
1209 recursive calls.
1210
1211 The @code{calls} field of a subroutine-line for a cycle member in the
1212 cycle's entry says how many time that function was called from functions in
1213 the cycle.  The total of all these is the second number in the primary line's
1214 @code{calls} field.
1215
1216 In the individual entry for a function in a cycle, the other functions in
1217 the same cycle can appear as subroutines and as callers.  These lines show
1218 how many times each function in the cycle called or was called from each other
1219 function in the cycle.  The @code{self} and @code{children} fields in these
1220 lines are blank because of the difficulty of defining meanings for them
1221 when recursion is going on.
1222
1223 @node Line-by-line,Annotated Source,Call Graph,Output
1224 @section Line-by-line Profiling
1225
1226 @code{gprof}'s @samp{-l} option causes the program to perform
1227 @dfn{line-by-line} profiling.  In this mode, histogram
1228 samples are assigned not to functions, but to individual
1229 lines of source code.  The program usually must be compiled
1230 with a @samp{-g} option, in addition to @samp{-pg}, in order
1231 to generate debugging symbols for tracking source code lines.
1232
1233 The flat profile is the most useful output table
1234 in line-by-line mode.
1235 The call graph isn't as useful as normal, since
1236 the current version of @code{gprof} does not propagate
1237 call graph arcs from source code lines to the enclosing function.
1238 The call graph does, however, show each line of code
1239 that called each function, along with a count.
1240
1241 Here is a section of @code{gprof}'s output, without line-by-line profiling.
1242 Note that @code{ct_init} accounted for four histogram hits, and
1243 13327 calls to @code{init_block}.
1244
1245 @smallexample
1246 Flat profile:
1247
1248 Each sample counts as 0.01 seconds.
1249   %   cumulative   self              self     total           
1250  time   seconds   seconds    calls  us/call  us/call  name    
1251  30.77      0.13     0.04     6335     6.31     6.31  ct_init
1252
1253
1254                      Call graph (explanation follows)
1255
1256
1257 granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
1258
1259 index % time    self  children    called     name
1260
1261                 0.00    0.00       1/13496       name_too_long
1262                 0.00    0.00      40/13496       deflate
1263                 0.00    0.00     128/13496       deflate_fast
1264                 0.00    0.00   13327/13496       ct_init
1265 [7]      0.0    0.00    0.00   13496         init_block
1266
1267 @end smallexample
1268
1269 Now let's look at some of @code{gprof}'s output from the same program run,
1270 this time with line-by-line profiling enabled.  Note that @code{ct_init}'s
1271 four histogram hits are broken down into four lines of source code - one hit
1272 occurred on each of lines 349, 351, 382 and 385.  In the call graph,
1273 note how
1274 @code{ct_init}'s 13327 calls to @code{init_block} are broken down
1275 into one call from line 396, 3071 calls from line 384, 3730 calls
1276 from line 385, and 6525 calls from 387.
1277
1278 @smallexample
1279 Flat profile:
1280
1281 Each sample counts as 0.01 seconds.
1282   %   cumulative   self                    
1283  time   seconds   seconds    calls  name    
1284   7.69      0.10     0.01           ct_init (trees.c:349)
1285   7.69      0.11     0.01           ct_init (trees.c:351)
1286   7.69      0.12     0.01           ct_init (trees.c:382)
1287   7.69      0.13     0.01           ct_init (trees.c:385)
1288
1289
1290                      Call graph (explanation follows)
1291
1292
1293 granularity: each sample hit covers 4 byte(s) for 7.69% of 0.13 seconds
1294
1295   % time    self  children    called     name
1296
1297             0.00    0.00       1/13496       name_too_long (gzip.c:1440)
1298             0.00    0.00       1/13496       deflate (deflate.c:763)
1299             0.00    0.00       1/13496       ct_init (trees.c:396)
1300             0.00    0.00       2/13496       deflate (deflate.c:727)
1301             0.00    0.00       4/13496       deflate (deflate.c:686)
1302             0.00    0.00       5/13496       deflate (deflate.c:675)
1303             0.00    0.00      12/13496       deflate (deflate.c:679)
1304             0.00    0.00      16/13496       deflate (deflate.c:730)
1305             0.00    0.00     128/13496       deflate_fast (deflate.c:654)
1306             0.00    0.00    3071/13496       ct_init (trees.c:384)
1307             0.00    0.00    3730/13496       ct_init (trees.c:385)
1308             0.00    0.00    6525/13496       ct_init (trees.c:387)
1309 [6]  0.0    0.00    0.00   13496         init_block (trees.c:408)
1310
1311 @end smallexample
1312
1313
1314 @node Annotated Source,,Line-by-line,Output
1315 @section The Annotated Source Listing
1316
1317 @code{gprof}'s @samp{-A} option triggers an annotated source listing,
1318 which lists the program's source code, each function labeled with the
1319 number of times it was called.  You may also need to specify the
1320 @samp{-I} option, if @code{gprof} can't find the source code files.
1321
1322 Compiling with @samp{gcc @dots{} -g -pg -a} augments your program
1323 with basic-block counting code, in addition to function counting code.
1324 This enables @code{gprof} to determine how many times each line
1325 of code was executed.
1326 For example, consider the following function, taken from gzip,
1327 with line numbers added:
1328
1329 @smallexample
1330  1 ulg updcrc(s, n)
1331  2     uch *s;
1332  3     unsigned n;
1333  4 @{
1334  5     register ulg c;
1335  6
1336  7     static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
1337  8
1338  9     if (s == NULL) @{
1339 10         c = 0xffffffffL;
1340 11     @} else @{
1341 12         c = crc;
1342 13         if (n) do @{
1343 14             c = crc_32_tab[...];
1344 15         @} while (--n);
1345 16     @}
1346 17     crc = c;
1347 18     return c ^ 0xffffffffL;
1348 19 @}
1349
1350 @end smallexample
1351
1352 @code{updcrc} has at least five basic-blocks.
1353 One is the function itself.  The
1354 @code{if} statement on line 9 generates two more basic-blocks, one
1355 for each branch of the @code{if}.  A fourth basic-block results from
1356 the @code{if} on line 13, and the contents of the @code{do} loop form
1357 the fifth basic-block.  The compiler may also generate additional
1358 basic-blocks to handle various special cases.
1359
1360 A program augmented for basic-block counting can be analyzed with
1361 @samp{gprof -l -A}.  I also suggest use of the @samp{-x} option,
1362 which ensures that each line of code is labeled at least once.
1363 Here is @code{updcrc}'s
1364 annotated source listing for a sample @code{gzip} run:
1365
1366 @smallexample
1367                 ulg updcrc(s, n)
1368                     uch *s;
1369                     unsigned n;
1370             2 ->@{
1371                     register ulg c;
1372                 
1373                     static ulg crc = (ulg)0xffffffffL;
1374                 
1375             2 ->    if (s == NULL) @{
1376             1 ->        c = 0xffffffffL;
1377             1 ->    @} else @{
1378             1 ->        c = crc;
1379             1 ->        if (n) do @{
1380         26312 ->            c = crc_32_tab[...];
1381 26312,1,26311 ->        @} while (--n);
1382                     @}
1383             2 ->    crc = c;
1384             2 ->    return c ^ 0xffffffffL;
1385             2 ->@}
1386 @end smallexample
1387
1388 In this example, the function was called twice, passing once through
1389 each branch of the @code{if} statement.  The body of the @code{do}
1390 loop was executed a total of 26312 times.  Note how the @code{while}
1391 statement is annotated.  It began execution 26312 times, once for
1392 each iteration through the loop.  One of those times (the last time)
1393 it exited, while it branched back to the beginning of the loop 26311 times.
1394
1395 @node Inaccuracy
1396 @chapter Inaccuracy of @code{gprof} Output
1397
1398 @menu
1399 * Sampling Error::      Statistical margins of error
1400 * Assumptions::         Estimating children times
1401 @end menu
1402
1403 @node Sampling Error,Assumptions,,Inaccuracy
1404 @section Statistical Sampling Error
1405
1406 The run-time figures that @code{gprof} gives you are based on a sampling
1407 process, so they are subject to statistical inaccuracy.  If a function runs
1408 only a small amount of time, so that on the average the sampling process
1409 ought to catch that function in the act only once, there is a pretty good
1410 chance it will actually find that function zero times, or twice.
1411
1412 By contrast, the number-of-calls and basic-block figures
1413 are derived by counting, not
1414 sampling.  They are completely accurate and will not vary from run to run
1415 if your program is deterministic.
1416
1417 The @dfn{sampling period} that is printed at the beginning of the flat
1418 profile says how often samples are taken.  The rule of thumb is that a
1419 run-time figure is accurate if it is considerably bigger than the sampling
1420 period.
1421
1422 The actual amount of error can be predicted.
1423 For @var{n} samples, the @emph{expected} error
1424 is the square-root of @var{n}.  For example,
1425 if the sampling period is 0.01 seconds and @code{foo}'s run-time is 1 second,
1426 @var{n} is 100 samples (1 second/0.01 seconds), sqrt(@var{n}) is 10 samples, so
1427 the expected error in @code{foo}'s run-time is 0.1 seconds (10*0.01 seconds),
1428 or ten percent of the observed value.
1429 Again, if the sampling period is 0.01 seconds and @code{bar}'s run-time is
1430 100 seconds, @var{n} is 10000 samples, sqrt(@var{n}) is 100 samples, so
1431 the expected error in @code{bar}'s run-time is 1 second,
1432 or one percent of the observed value.
1433 It is likely to
1434 vary this much @emph{on the average} from one profiling run to the next.
1435 (@emph{Sometimes} it will vary more.)
1436
1437 This does not mean that a small run-time figure is devoid of information.
1438 If the program's @emph{total} run-time is large, a small run-time for one
1439 function does tell you that that function used an insignificant fraction of
1440 the whole program's time.  Usually this means it is not worth optimizing.
1441
1442 One way to get more accuracy is to give your program more (but similar)
1443 input data so it will take longer.  Another way is to combine the data from
1444 several runs, using the @samp{-s} option of @code{gprof}.  Here is how:
1445
1446 @enumerate
1447 @item
1448 Run your program once.
1449
1450 @item
1451 Issue the command @samp{mv gmon.out gmon.sum}.
1452
1453 @item
1454 Run your program again, the same as before.
1455
1456 @item
1457 Merge the new data in @file{gmon.out} into @file{gmon.sum} with this command:
1458
1459 @example
1460 gprof -s @var{executable-file} gmon.out gmon.sum
1461 @end example
1462
1463 @item
1464 Repeat the last two steps as often as you wish.
1465
1466 @item
1467 Analyze the cumulative data using this command:
1468
1469 @example
1470 gprof @var{executable-file} gmon.sum > @var{output-file}
1471 @end example
1472 @end enumerate
1473
1474 @node Assumptions,,Sampling Error,Inaccuracy
1475 @section Estimating @code{children} Times
1476
1477 Some of the figures in the call graph are estimates---for example, the
1478 @code{children} time values and all the the time figures in caller and
1479 subroutine lines.
1480
1481 There is no direct information about these measurements in the profile
1482 data itself.  Instead, @code{gprof} estimates them by making an assumption
1483 about your program that might or might not be true.
1484
1485 The assumption made is that the average time spent in each call to any
1486 function @code{foo} is not correlated with who called @code{foo}.  If
1487 @code{foo} used 5 seconds in all, and 2/5 of the calls to @code{foo} came
1488 from @code{a}, then @code{foo} contributes 2 seconds to @code{a}'s
1489 @code{children} time, by assumption.
1490
1491 This assumption is usually true enough, but for some programs it is far
1492 from true.  Suppose that @code{foo} returns very quickly when its argument
1493 is zero; suppose that @code{a} always passes zero as an argument, while
1494 other callers of @code{foo} pass other arguments.  In this program, all the
1495 time spent in @code{foo} is in the calls from callers other than @code{a}.
1496 But @code{gprof} has no way of knowing this; it will blindly and
1497 incorrectly charge 2 seconds of time in @code{foo} to the children of
1498 @code{a}.
1499
1500 @c FIXME - has this been fixed?
1501 We hope some day to put more complete data into @file{gmon.out}, so that
1502 this assumption is no longer needed, if we can figure out how.  For the
1503 nonce, the estimated figures are usually more useful than misleading.
1504
1505 @node How do I?
1506 @chapter Answers to Common Questions
1507
1508 @table @asis
1509 @item How do I find which lines in my program were executed the most times?
1510
1511 Compile your program with basic-block counting enabled, run it, then
1512 use the following pipeline:
1513
1514 @example
1515 gprof -l -C @var{objfile} | sort -k 3 -n -r
1516 @end example
1517
1518 This listing will show you the lines in your code executed most often,
1519 but not necessarily those that consumed the most time.
1520
1521 @item How do I find which lines in my program called a particular function?
1522
1523 Use @samp{gprof -l} and lookup the function in the call graph.
1524 The callers will be broken down by function and line number.
1525
1526 @item How do I analyze a program that runs for less than a second?
1527
1528 Try using a shell script like this one:
1529
1530 @example
1531 for i in `seq 1 100`; do
1532   fastprog
1533   mv gmon.out gmon.out.$i
1534 done
1535
1536 gprof -s fastprog gmon.out.*
1537
1538 gprof fastprog gmon.sum
1539 @end example
1540
1541 If your program is completely deterministic, all the call counts
1542 will be simple multiples of 100 (i.e. a function called once in
1543 each run will appear with a call count of 100).
1544
1545 @end table
1546
1547 @node Incompatibilities
1548 @chapter Incompatibilities with Unix @code{gprof}
1549
1550 @sc{gnu} @code{gprof} and Berkeley Unix @code{gprof} use the same data
1551 file @file{gmon.out}, and provide essentially the same information.  But
1552 there are a few differences.
1553
1554 @itemize @bullet
1555 @item
1556 @sc{gnu} @code{gprof} uses a new, generalized file format with support
1557 for basic-block execution counts and non-realtime histograms.  A magic
1558 cookie and version number allows @code{gprof} to easily identify
1559 new style files.  Old BSD-style files can still be read.
1560 @xref{File Format}.
1561
1562 @item
1563 For a recursive function, Unix @code{gprof} lists the function as a
1564 parent and as a child, with a @code{calls} field that lists the number
1565 of recursive calls.  @sc{gnu} @code{gprof} omits these lines and puts
1566 the number of recursive calls in the primary line.
1567
1568 @item
1569 When a function is suppressed from the call graph with @samp{-e}, @sc{gnu}
1570 @code{gprof} still lists it as a subroutine of functions that call it.
1571
1572 @item
1573 @sc{gnu} @code{gprof} accepts the @samp{-k} with its argument
1574 in the form @samp{from/to}, instead of @samp{from to}.
1575
1576 @item
1577 In the annotated source listing,
1578 if there are multiple basic blocks on the same line,
1579 @sc{gnu} @code{gprof} prints all of their counts, separated by commas.
1580
1581 @ignore - it does this now
1582 @item
1583 The function names printed in @sc{gnu} @code{gprof} output do not include
1584 the leading underscores that are added internally to the front of all
1585 C identifiers on many operating systems.
1586 @end ignore
1587
1588 @item
1589 The blurbs, field widths, and output formats are different.  @sc{gnu}
1590 @code{gprof} prints blurbs after the tables, so that you can see the
1591 tables without skipping the blurbs.
1592 @end itemize
1593
1594 @node Details
1595 @chapter Details of Profiling
1596
1597 @menu
1598 * Implementation::      How a program collects profiling information
1599 * File Format::         Format of @samp{gmon.out} files
1600 * Internals::           @code{gprof}'s internal operation
1601 * Debugging::           Using @code{gprof}'s @samp{-d} option
1602 @end menu
1603
1604 @node Implementation,File Format,,Details
1605 @section Implementation of Profiling
1606
1607 Profiling works by changing how every function in your program is compiled
1608 so that when it is called, it will stash away some information about where
1609 it was called from.  From this, the profiler can figure out what function
1610 called it, and can count how many times it was called.  This change is made
1611 by the compiler when your program is compiled with the @samp{-pg} option,
1612 which causes every function to call @code{mcount}
1613 (or @code{_mcount}, or @code{__mcount}, depending on the OS and compiler)
1614 as one of its first operations.
1615
1616 The @code{mcount} routine, included in the profiling library,
1617 is responsible for recording in an in-memory call graph table
1618 both its parent routine (the child) and its parent's parent.  This is
1619 typically done by examining the stack frame to find both
1620 the address of the child, and the return address in the original parent.
1621 Since this is a very machine-dependent operation, @code{mcount}
1622 itself is typically a short assembly-language stub routine
1623 that extracts the required
1624 information, and then calls @code{__mcount_internal}
1625 (a normal C function) with two arguments - @code{frompc} and @code{selfpc}.
1626 @code{__mcount_internal} is responsible for maintaining
1627 the in-memory call graph, which records @code{frompc}, @code{selfpc},
1628 and the number of times each of these call arcs was traversed.
1629
1630 GCC Version 2 provides a magical function (@code{__builtin_return_address}),
1631 which allows a generic @code{mcount} function to extract the
1632 required information from the stack frame.  However, on some
1633 architectures, most notably the SPARC, using this builtin can be
1634 very computationally expensive, and an assembly language version
1635 of @code{mcount} is used for performance reasons.
1636
1637 Number-of-calls information for library routines is collected by using a
1638 special version of the C library.  The programs in it are the same as in
1639 the usual C library, but they were compiled with @samp{-pg}.  If you
1640 link your program with @samp{gcc @dots{} -pg}, it automatically uses the
1641 profiling version of the library.
1642
1643 Profiling also involves watching your program as it runs, and keeping a
1644 histogram of where the program counter happens to be every now and then.
1645 Typically the program counter is looked at around 100 times per second of
1646 run time, but the exact frequency may vary from system to system.
1647
1648 This is done is one of two ways.  Most UNIX-like operating systems
1649 provide a @code{profil()} system call, which registers a memory
1650 array with the kernel, along with a scale
1651 factor that determines how the program's address space maps
1652 into the array.
1653 Typical scaling values cause every 2 to 8 bytes of address space
1654 to map into a single array slot.
1655 On every tick of the system clock
1656 (assuming the profiled program is running), the value of the
1657 program counter is examined and the corresponding slot in
1658 the memory array is incremented.  Since this is done in the kernel,
1659 which had to interrupt the process anyway to handle the clock
1660 interrupt, very little additional system overhead is required.
1661
1662 However, some operating systems, most notably Linux 2.0 (and earlier),
1663 do not provide a @code{profil()} system call.  On such a system,
1664 arrangements are made for the kernel to periodically deliver
1665 a signal to the process (typically via @code{setitimer()}),
1666 which then performs the same operation of examining the
1667 program counter and incrementing a slot in the memory array.
1668 Since this method requires a signal to be delivered to
1669 user space every time a sample is taken, it uses considerably
1670 more overhead than kernel-based profiling.  Also, due to the
1671 added delay required to deliver the signal, this method is
1672 less accurate as well.
1673
1674 A special startup routine allocates memory for the histogram and 
1675 either calls @code{profil()} or sets up
1676 a clock signal handler.
1677 This routine (@code{monstartup}) can be invoked in several ways.
1678 On Linux systems, a special profiling startup file @code{gcrt0.o},
1679 which invokes @code{monstartup} before @code{main},
1680 is used instead of the default @code{crt0.o}.
1681 Use of this special startup file is one of the effects
1682 of using @samp{gcc @dots{} -pg} to link.
1683 On SPARC systems, no special startup files are used.
1684 Rather, the @code{mcount} routine, when it is invoked for
1685 the first time (typically when @code{main} is called),
1686 calls @code{monstartup}.
1687
1688 If the compiler's @samp{-a} option was used, basic-block counting
1689 is also enabled.  Each object file is then compiled with a static array
1690 of counts, initially zero.
1691 In the executable code, every time a new basic-block begins
1692 (i.e. when an @code{if} statement appears), an extra instruction
1693 is inserted to increment the corresponding count in the array.
1694 At compile time, a paired array was constructed that recorded
1695 the starting address of each basic-block.  Taken together,
1696 the two arrays record the starting address of every basic-block,
1697 along with the number of times it was executed.
1698
1699 The profiling library also includes a function (@code{mcleanup}) which is
1700 typically registered using @code{atexit()} to be called as the
1701 program exits, and is responsible for writing the file @file{gmon.out}.
1702 Profiling is turned off, various headers are output, and the histogram
1703 is written, followed by the call-graph arcs and the basic-block counts.
1704
1705 The output from @code{gprof} gives no indication of parts of your program that
1706 are limited by I/O or swapping bandwidth.  This is because samples of the
1707 program counter are taken at fixed intervals of the program's run time.
1708 Therefore, the
1709 time measurements in @code{gprof} output say nothing about time that your
1710 program was not running.  For example, a part of the program that creates
1711 so much data that it cannot all fit in physical memory at once may run very
1712 slowly due to thrashing, but @code{gprof} will say it uses little time.  On
1713 the other hand, sampling by run time has the advantage that the amount of
1714 load due to other users won't directly affect the output you get.
1715
1716 @node File Format,Internals,Implementation,Details
1717 @section Profiling Data File Format
1718
1719 The old BSD-derived file format used for profile data does not contain a
1720 magic cookie that allows to check whether a data file really is a
1721 @code{gprof} file.  Furthermore, it does not provide a version number, thus
1722 rendering changes to the file format almost impossible.  @sc{gnu} @code{gprof}
1723 uses a new file format that provides these features.  For backward
1724 compatibility, @sc{gnu} @code{gprof} continues to support the old BSD-derived
1725 format, but not all features are supported with it.  For example,
1726 basic-block execution counts cannot be accommodated by the old file
1727 format.
1728
1729 The new file format is defined in header file @file{gmon_out.h}.  It
1730 consists of a header containing the magic cookie and a version number,
1731 as well as some spare bytes available for future extensions.  All data
1732 in a profile data file is in the native format of the host on which
1733 the profile was collected.  @sc{gnu} @code{gprof} adapts automatically to the
1734 byte-order in use.
1735
1736 In the new file format, the header is followed by a sequence of
1737 records.  Currently, there are three different record types: histogram
1738 records, call-graph arc records, and basic-block execution count
1739 records.  Each file can contain any number of each record type.  When
1740 reading a file, @sc{gnu} @code{gprof} will ensure records of the same type are
1741 compatible with each other and compute the union of all records.  For
1742 example, for basic-block execution counts, the union is simply the sum
1743 of all execution counts for each basic-block.
1744
1745 @subsection Histogram Records
1746
1747 Histogram records consist of a header that is followed by an array of
1748 bins.  The header contains the text-segment range that the histogram
1749 spans, the size of the histogram in bytes (unlike in the old BSD
1750 format, this does not include the size of the header), the rate of the
1751 profiling clock, and the physical dimension that the bin counts
1752 represent after being scaled by the profiling clock rate.  The
1753 physical dimension is specified in two parts: a long name of up to 15
1754 characters and a single character abbreviation.  For example, a
1755 histogram representing real-time would specify the long name as
1756 "seconds" and the abbreviation as "s".  This feature is useful for
1757 architectures that support performance monitor hardware (which,
1758 fortunately, is becoming increasingly common).  For example, under DEC
1759 OSF/1, the "uprofile" command can be used to produce a histogram of,
1760 say, instruction cache misses.  In this case, the dimension in the
1761 histogram header could be set to "i-cache misses" and the abbreviation
1762 could be set to "1" (because it is simply a count, not a physical
1763 dimension).  Also, the profiling rate would have to be set to 1 in
1764 this case.
1765
1766 Histogram bins are 16-bit numbers and each bin represent an equal
1767 amount of text-space.  For example, if the text-segment is one
1768 thousand bytes long and if there are ten bins in the histogram, each
1769 bin represents one hundred bytes.
1770
1771
1772 @subsection Call-Graph Records
1773
1774 Call-graph records have a format that is identical to the one used in
1775 the BSD-derived file format.  It consists of an arc in the call graph
1776 and a count indicating the number of times the arc was traversed
1777 during program execution.  Arcs are specified by a pair of addresses:
1778 the first must be within caller's function and the second must be
1779 within the callee's function.  When performing profiling at the
1780 function level, these addresses can point anywhere within the
1781 respective function.  However, when profiling at the line-level, it is
1782 better if the addresses are as close to the call-site/entry-point as
1783 possible.  This will ensure that the line-level call-graph is able to
1784 identify exactly which line of source code performed calls to a
1785 function.
1786
1787 @subsection Basic-Block Execution Count Records
1788
1789 Basic-block execution count records consist of a header followed by a
1790 sequence of address/count pairs.  The header simply specifies the
1791 length of the sequence.  In an address/count pair, the address
1792 identifies a basic-block and the count specifies the number of times
1793 that basic-block was executed.  Any address within the basic-address can
1794 be used.
1795
1796 @node Internals,Debugging,File Format,Details
1797 @section @code{gprof}'s Internal Operation
1798
1799 Like most programs, @code{gprof} begins by processing its options.
1800 During this stage, it may building its symspec list
1801 (@code{sym_ids.c:sym_id_add}), if
1802 options are specified which use symspecs.
1803 @code{gprof} maintains a single linked list of symspecs,
1804 which will eventually get turned into 12 symbol tables,
1805 organized into six include/exclude pairs - one
1806 pair each for the flat profile (INCL_FLAT/EXCL_FLAT),
1807 the call graph arcs (INCL_ARCS/EXCL_ARCS),
1808 printing in the call graph (INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH),
1809 timing propagation in the call graph (INCL_TIME/EXCL_TIME),
1810 the annotated source listing (INCL_ANNO/EXCL_ANNO),
1811 and the execution count listing (INCL_EXEC/EXCL_EXEC).
1812
1813 After option processing, @code{gprof} finishes
1814 building the symspec list by adding all the symspecs in
1815 @code{default_excluded_list} to the exclude lists
1816 EXCL_TIME and EXCL_GRAPH, and if line-by-line profiling is specified,
1817 EXCL_FLAT as well.
1818 These default excludes are not added to EXCL_ANNO, EXCL_ARCS, and EXCL_EXEC.
1819
1820 Next, the BFD library is called to open the object file,
1821 verify that it is an object file,
1822 and read its symbol table (@code{core.c:core_init}),
1823 using @code{bfd_canonicalize_symtab} after mallocing
1824 an appropriately sized array of symbols.  At this point,
1825 function mappings are read (if the @samp{--file-ordering} option
1826 has been specified), and the core text space is read into
1827 memory (if the @samp{-c} option was given).
1828
1829 @code{gprof}'s own symbol table, an array of Sym structures,
1830 is now built.
1831 This is done in one of two ways, by one of two routines, depending
1832 on whether line-by-line profiling (@samp{-l} option) has been
1833 enabled.
1834 For normal profiling, the BFD canonical symbol table is scanned.
1835 For line-by-line profiling, every
1836 text space address is examined, and a new symbol table entry
1837 gets created every time the line number changes.
1838 In either case, two passes are made through the symbol
1839 table - one to count the size of the symbol table required,
1840 and the other to actually read the symbols.  In between the
1841 two passes, a single array of type @code{Sym} is created of
1842 the appropriate length.
1843 Finally, @code{symtab.c:symtab_finalize}
1844 is called to sort the symbol table and remove duplicate entries
1845 (entries with the same memory address).
1846
1847 The symbol table must be a contiguous array for two reasons.
1848 First, the @code{qsort} library function (which sorts an array)
1849 will be used to sort the symbol table.
1850 Also, the symbol lookup routine (@code{symtab.c:sym_lookup}),
1851 which finds symbols
1852 based on memory address, uses a binary search algorithm
1853 which requires the symbol table to be a sorted array.
1854 Function symbols are indicated with an @code{is_func} flag.
1855 Line number symbols have no special flags set.
1856 Additionally, a symbol can have an @code{is_static} flag
1857 to indicate that it is a local symbol.
1858
1859 With the symbol table read, the symspecs can now be translated
1860 into Syms (@code{sym_ids.c:sym_id_parse}).  Remember that a single
1861 symspec can match multiple symbols.
1862 An array of symbol tables
1863 (@code{syms}) is created, each entry of which is a symbol table
1864 of Syms to be included or excluded from a particular listing.
1865 The master symbol table and the symspecs are examined by nested
1866 loops, and every symbol that matches a symspec is inserted
1867 into the appropriate syms table.  This is done twice, once to
1868 count the size of each required symbol table, and again to build
1869 the tables, which have been malloced between passes.
1870 From now on, to determine whether a symbol is on an include
1871 or exclude symspec list, @code{gprof} simply uses its
1872 standard symbol lookup routine on the appropriate table
1873 in the @code{syms} array.
1874
1875 Now the profile data file(s) themselves are read
1876 (@code{gmon_io.c:gmon_out_read}),
1877 first by checking for a new-style @samp{gmon.out} header,
1878 then assuming this is an old-style BSD @samp{gmon.out}
1879 if the magic number test failed.
1880
1881 New-style histogram records are read by @code{hist.c:hist_read_rec}.
1882 For the first histogram record, allocate a memory array to hold
1883 all the bins, and read them in.
1884 When multiple profile data files (or files with multiple histogram
1885 records) are read, the starting address, ending address, number
1886 of bins and sampling rate must match between the various histograms,
1887 or a fatal error will result.
1888 If everything matches, just sum the additional histograms into
1889 the existing in-memory array.
1890
1891 As each call graph record is read (@code{call_graph.c:cg_read_rec}),
1892 the parent and child addresses
1893 are matched to symbol table entries, and a call graph arc is
1894 created by @code{cg_arcs.c:arc_add}, unless the arc fails a symspec
1895 check against INCL_ARCS/EXCL_ARCS.  As each arc is added,
1896 a linked list is maintained of the parent's child arcs, and of the child's
1897 parent arcs.
1898 Both the child's call count and the arc's call count are
1899 incremented by the record's call count.
1900
1901 Basic-block records are read (@code{basic_blocks.c:bb_read_rec}),
1902 but only if line-by-line profiling has been selected.
1903 Each basic-block address is matched to a corresponding line
1904 symbol in the symbol table, and an entry made in the symbol's
1905 bb_addr and bb_calls arrays.  Again, if multiple basic-block
1906 records are present for the same address, the call counts
1907 are cumulative.
1908
1909 A gmon.sum file is dumped, if requested (@code{gmon_io.c:gmon_out_write}).
1910
1911 If histograms were present in the data files, assign them to symbols
1912 (@code{hist.c:hist_assign_samples}) by iterating over all the sample
1913 bins and assigning them to symbols.  Since the symbol table
1914 is sorted in order of ascending memory addresses, we can
1915 simple follow along in the symbol table as we make our pass
1916 over the sample bins.
1917 This step includes a symspec check against INCL_FLAT/EXCL_FLAT.
1918 Depending on the histogram
1919 scale factor, a sample bin may span multiple symbols,
1920 in which case a fraction of the sample count is allocated
1921 to each symbol, proportional to the degree of overlap.
1922 This effect is rare for normal profiling, but overlaps
1923 are more common during line-by-line profiling, and can
1924 cause each of two adjacent lines to be credited with half
1925 a hit, for example.
1926
1927 If call graph data is present, @code{cg_arcs.c:cg_assemble} is called.
1928 First, if @samp{-c} was specified, a machine-dependent
1929 routine (@code{find_call}) scans through each symbol's machine code,
1930 looking for subroutine call instructions, and adding them
1931 to the call graph with a zero call count.
1932 A topological sort is performed by depth-first numbering
1933 all the symbols (@code{cg_dfn.c:cg_dfn}), so that
1934 children are always numbered less than their parents,
1935 then making a array of pointers into the symbol table and sorting it into
1936 numerical order, which is reverse topological
1937 order (children appear before parents).
1938 Cycles are also detected at this point, all members
1939 of which are assigned the same topological number.
1940 Two passes are now made through this sorted array of symbol pointers.
1941 The first pass, from end to beginning (parents to children),
1942 computes the fraction of child time to propagate to each parent
1943 and a print flag.
1944 The print flag reflects symspec handling of INCL_GRAPH/EXCL_GRAPH,
1945 with a parent's include or exclude (print or no print) property
1946 being propagated to its children, unless they themselves explicitly appear
1947 in INCL_GRAPH or EXCL_GRAPH.
1948 A second pass, from beginning to end (children to parents) actually
1949 propagates the timings along the call graph, subject
1950 to a check against INCL_TIME/EXCL_TIME.
1951 With the print flag, fractions, and timings now stored in the symbol
1952 structures, the topological sort array is now discarded, and a
1953 new array of pointers is assembled, this time sorted by propagated time.
1954
1955 Finally, print the various outputs the user requested, which is now fairly
1956 straightforward.  The call graph (@code{cg_print.c:cg_print}) and
1957 flat profile (@code{hist.c:hist_print}) are regurgitations of values
1958 already computed.  The annotated source listing
1959 (@code{basic_blocks.c:print_annotated_source}) uses basic-block
1960 information, if present, to label each line of code with call counts,
1961 otherwise only the function call counts are presented.
1962
1963 The function ordering code is marginally well documented
1964 in the source code itself (@code{cg_print.c}).  Basically,
1965 the functions with the most use and the most parents are
1966 placed first, followed by other functions with the most use,
1967 followed by lower use functions, followed by unused functions
1968 at the end.
1969
1970 @node Debugging,,Internals,Details
1971 @subsection Debugging @code{gprof}
1972
1973 If @code{gprof} was compiled with debugging enabled,
1974 the @samp{-d} option triggers debugging output
1975 (to stdout) which can be helpful in understanding its operation.
1976 The debugging number specified is interpreted as a sum of the following
1977 options:
1978
1979 @table @asis
1980 @item 2 - Topological sort
1981 Monitor depth-first numbering of symbols during call graph analysis
1982 @item 4 - Cycles
1983 Shows symbols as they are identified as cycle heads
1984 @item 16 - Tallying
1985 As the call graph arcs are read, show each arc and how
1986 the total calls to each function are tallied
1987 @item 32 - Call graph arc sorting
1988 Details sorting individual parents/children within each call graph entry
1989 @item 64 - Reading histogram and call graph records
1990 Shows address ranges of histograms as they are read, and each
1991 call graph arc
1992 @item 128 - Symbol table
1993 Reading, classifying, and sorting the symbol table from the object file.
1994 For line-by-line profiling (@samp{-l} option), also shows line numbers
1995 being assigned to memory addresses.
1996 @item 256 - Static call graph
1997 Trace operation of @samp{-c} option
1998 @item 512 - Symbol table and arc table lookups
1999 Detail operation of lookup routines
2000 @item 1024 - Call graph propagation
2001 Shows how function times are propagated along the call graph
2002 @item 2048 - Basic-blocks
2003 Shows basic-block records as they are read from profile data
2004 (only meaningful with @samp{-l} option)
2005 @item 4096 - Symspecs
2006 Shows symspec-to-symbol pattern matching operation
2007 @item 8192 - Annotate source
2008 Tracks operation of @samp{-A} option
2009 @end table
2010
2011 @node GNU Free Documentation License
2012 @chapter GNU Free Documentation License
2013
2014                 GNU Free Documentation License
2015                 
2016                    Version 1.1, March 2000
2017
2018  Copyright (C) 2000  Free Software Foundation, Inc.
2019   59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
2020      
2021  Everyone is permitted to copy and distribute verbatim copies
2022  of this license document, but changing it is not allowed.
2023
2024
2025 0. PREAMBLE
2026
2027 The purpose of this License is to make a manual, textbook, or other
2028 written document "free" in the sense of freedom: to assure everyone
2029 the effective freedom to copy and redistribute it, with or without
2030 modifying it, either commercially or noncommercially.  Secondarily,
2031 this License preserves for the author and publisher a way to get
2032 credit for their work, while not being considered responsible for
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2034
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2036 works of the document must themselves be free in the same sense.  It
2037 complements the GNU General Public License, which is a copyleft
2038 license designed for free software.
2039
2040 We have designed this License in order to use it for manuals for free
2041 software, because free software needs free documentation: a free
2042 program should come with manuals providing the same freedoms that the
2043 software does.  But this License is not limited to software manuals;
2044 it can be used for any textual work, regardless of subject matter or
2045 whether it is published as a printed book.  We recommend this License
2046 principally for works whose purpose is instruction or reference.
2047
2048
2049 1. APPLICABILITY AND DEFINITIONS
2050
2051 This License applies to any manual or other work that contains a
2052 notice placed by the copyright holder saying it can be distributed
2053 under the terms of this License.  The "Document", below, refers to any
2054 such manual or work.  Any member of the public is a licensee, and is
2055 addressed as "you".
2056
2057 A "Modified Version" of the Document means any work containing the
2058 Document or a portion of it, either copied verbatim, or with
2059 modifications and/or translated into another language.
2060
2061 A "Secondary Section" is a named appendix or a front-matter section of
2062 the Document that deals exclusively with the relationship of the
2063 publishers or authors of the Document to the Document's overall subject
2064 (or to related matters) and contains nothing that could fall directly
2065 within that overall subject.  (For example, if the Document is in part a
2066 textbook of mathematics, a Secondary Section may not explain any
2067 mathematics.)  The relationship could be a matter of historical
2068 connection with the subject or with related matters, or of legal,
2069 commercial, philosophical, ethical or political position regarding
2070 them.
2071
2072 The "Invariant Sections" are certain Secondary Sections whose titles
2073 are designated, as being those of Invariant Sections, in the notice
2074 that says that the Document is released under this License.
2075
2076 The "Cover Texts" are certain short passages of text that are listed,
2077 as Front-Cover Texts or Back-Cover Texts, in the notice that says that
2078 the Document is released under this License.
2079
2080 A "Transparent" copy of the Document means a machine-readable copy,
2081 represented in a format whose specification is available to the
2082 general public, whose contents can be viewed and edited directly and
2083 straightforwardly with generic text editors or (for images composed of
2084 pixels) generic paint programs or (for drawings) some widely available
2085 drawing editor, and that is suitable for input to text formatters or
2086 for automatic translation to a variety of formats suitable for input
2087 to text formatters.  A copy made in an otherwise Transparent file
2088 format whose markup has been designed to thwart or discourage
2089 subsequent modification by readers is not Transparent.  A copy that is
2090 not "Transparent" is called "Opaque".
2091
2092 Examples of suitable formats for Transparent copies include plain
2093 ASCII without markup, Texinfo input format, LaTeX input format, SGML
2094 or XML using a publicly available DTD, and standard-conforming simple
2095 HTML designed for human modification.  Opaque formats include
2096 PostScript, PDF, proprietary formats that can be read and edited only
2097 by proprietary word processors, SGML or XML for which the DTD and/or
2098 processing tools are not generally available, and the
2099 machine-generated HTML produced by some word processors for output
2100 purposes only.
2101
2102 The "Title Page" means, for a printed book, the title page itself,
2103 plus such following pages as are needed to hold, legibly, the material
2104 this License requires to appear in the title page.  For works in
2105 formats which do not have any title page as such, "Title Page" means
2106 the text near the most prominent appearance of the work's title,
2107 preceding the beginning of the body of the text.
2108
2109
2110 2. VERBATIM COPYING
2111
2112 You may copy and distribute the Document in any medium, either
2113 commercially or noncommercially, provided that this License, the
2114 copyright notices, and the license notice saying this License applies
2115 to the Document are reproduced in all copies, and that you add no other
2116 conditions whatsoever to those of this License.  You may not use
2117 technical measures to obstruct or control the reading or further
2118 copying of the copies you make or distribute.  However, you may accept
2119 compensation in exchange for copies.  If you distribute a large enough
2120 number of copies you must also follow the conditions in section 3.
2121
2122 You may also lend copies, under the same conditions stated above, and
2123 you may publicly display copies.
2124
2125
2126 3. COPYING IN QUANTITY
2127
2128 If you publish printed copies of the Document numbering more than 100,
2129 and the Document's license notice requires Cover Texts, you must enclose
2130 the copies in covers that carry, clearly and legibly, all these Cover
2131 Texts: Front-Cover Texts on the front cover, and Back-Cover Texts on
2132 the back cover.  Both covers must also clearly and legibly identify
2133 you as the publisher of these copies.  The front cover must present
2134 the full title with all words of the title equally prominent and
2135 visible.  You may add other material on the covers in addition.
2136 Copying with changes limited to the covers, as long as they preserve
2137 the title of the Document and satisfy these conditions, can be treated
2138 as verbatim copying in other respects.
2139
2140 If the required texts for either cover are too voluminous to fit
2141 legibly, you should put the first ones listed (as many as fit
2142 reasonably) on the actual cover, and continue the rest onto adjacent
2143 pages.
2144
2145 If you publish or distribute Opaque copies of the Document numbering
2146 more than 100, you must either include a machine-readable Transparent
2147 copy along with each Opaque copy, or state in or with each Opaque copy
2148 a publicly-accessible computer-network location containing a complete
2149 Transparent copy of the Document, free of added material, which the
2150 general network-using public has access to download anonymously at no
2151 charge using public-standard network protocols.  If you use the latter
2152 option, you must take reasonably prudent steps, when you begin
2153 distribution of Opaque copies in quantity, to ensure that this
2154 Transparent copy will remain thus accessible at the stated location
2155 until at least one year after the last time you distribute an Opaque
2156 copy (directly or through your agents or retailers) of that edition to
2157 the public.
2158
2159 It is requested, but not required, that you contact the authors of the
2160 Document well before redistributing any large number of copies, to give
2161 them a chance to provide you with an updated version of the Document.
2162
2163
2164 4. MODIFICATIONS
2165
2166 You may copy and distribute a Modified Version of the Document under
2167 the conditions of sections 2 and 3 above, provided that you release
2168 the Modified Version under precisely this License, with the Modified
2169 Version filling the role of the Document, thus licensing distribution
2170 and modification of the Modified Version to whoever possesses a copy
2171 of it.  In addition, you must do these things in the Modified Version:
2172
2173 A. Use in the Title Page (and on the covers, if any) a title distinct
2174    from that of the Document, and from those of previous versions
2175    (which should, if there were any, be listed in the History section
2176    of the Document).  You may use the same title as a previous version
2177    if the original publisher of that version gives permission.
2178 B. List on the Title Page, as authors, one or more persons or entities
2179    responsible for authorship of the modifications in the Modified
2180    Version, together with at least five of the principal authors of the
2181    Document (all of its principal authors, if it has less than five).
2182 C. State on the Title page the name of the publisher of the
2183    Modified Version, as the publisher.
2184 D. Preserve all the copyright notices of the Document.
2185 E. Add an appropriate copyright notice for your modifications
2186    adjacent to the other copyright notices.
2187 F. Include, immediately after the copyright notices, a license notice
2188    giving the public permission to use the Modified Version under the
2189    terms of this License, in the form shown in the Addendum below.
2190 G. Preserve in that license notice the full lists of Invariant Sections
2191    and required Cover Texts given in the Document's license notice.
2192 H. Include an unaltered copy of this License.
2193 I. Preserve the section entitled "History", and its title, and add to
2194    it an item stating at least the title, year, new authors, and
2195    publisher of the Modified Version as given on the Title Page.  If
2196    there is no section entitled "History" in the Document, create one
2197    stating the title, year, authors, and publisher of the Document as
2198    given on its Title Page, then add an item describing the Modified
2199    Version as stated in the previous sentence.
2200 J. Preserve the network location, if any, given in the Document for
2201    public access to a Transparent copy of the Document, and likewise
2202    the network locations given in the Document for previous versions
2203    it was based on.  These may be placed in the "History" section.
2204    You may omit a network location for a work that was published at
2205    least four years before the Document itself, or if the original
2206    publisher of the version it refers to gives permission.
2207 K. In any section entitled "Acknowledgements" or "Dedications",
2208    preserve the section's title, and preserve in the section all the
2209    substance and tone of each of the contributor acknowledgements
2210    and/or dedications given therein.
2211 L. Preserve all the Invariant Sections of the Document,
2212    unaltered in their text and in their titles.  Section numbers
2213    or the equivalent are not considered part of the section titles.
2214 M. Delete any section entitled "Endorsements".  Such a section
2215    may not be included in the Modified Version.
2216 N. Do not retitle any existing section as "Endorsements"
2217    or to conflict in title with any Invariant Section.
2218
2219 If the Modified Version includes new front-matter sections or
2220 appendices that qualify as Secondary Sections and contain no material
2221 copied from the Document, you may at your option designate some or all
2222 of these sections as invariant.  To do this, add their titles to the
2223 list of Invariant Sections in the Modified Version's license notice.
2224 These titles must be distinct from any other section titles.
2225
2226 You may add a section entitled "Endorsements", provided it contains
2227 nothing but endorsements of your Modified Version by various
2228 parties--for example, statements of peer review or that the text has
2229 been approved by an organization as the authoritative definition of a
2230 standard.
2231
2232 You may add a passage of up to five words as a Front-Cover Text, and a
2233 passage of up to 25 words as a Back-Cover Text, to the end of the list
2234 of Cover Texts in the Modified Version.  Only one passage of
2235 Front-Cover Text and one of Back-Cover Text may be added by (or
2236 through arrangements made by) any one entity.  If the Document already
2237 includes a cover text for the same cover, previously added by you or
2238 by arrangement made by the same entity you are acting on behalf of,
2239 you may not add another; but you may replace the old one, on explicit
2240 permission from the previous publisher that added the old one.
2241
2242 The author(s) and publisher(s) of the Document do not by this License
2243 give permission to use their names for publicity for or to assert or
2244 imply endorsement of any Modified Version.
2245
2246
2247 5. COMBINING DOCUMENTS
2248
2249 You may combine the Document with other documents released under this
2250 License, under the terms defined in section 4 above for modified
2251 versions, provided that you include in the combination all of the
2252 Invariant Sections of all of the original documents, unmodified, and
2253 list them all as Invariant Sections of your combined work in its
2254 license notice.
2255
2256 The combined work need only contain one copy of this License, and
2257 multiple identical Invariant Sections may be replaced with a single
2258 copy.  If there are multiple Invariant Sections with the same name but
2259 different contents, make the title of each such section unique by
2260 adding at the end of it, in parentheses, the name of the original
2261 author or publisher of that section if known, or else a unique number.
2262 Make the same adjustment to the section titles in the list of
2263 Invariant Sections in the license notice of the combined work.
2264
2265 In the combination, you must combine any sections entitled "History"
2266 in the various original documents, forming one section entitled
2267 "History"; likewise combine any sections entitled "Acknowledgements",
2268 and any sections entitled "Dedications".  You must delete all sections
2269 entitled "Endorsements."
2270
2271
2272 6. COLLECTIONS OF DOCUMENTS
2273
2274 You may make a collection consisting of the Document and other documents
2275 released under this License, and replace the individual copies of this
2276 License in the various documents with a single copy that is included in
2277 the collection, provided that you follow the rules of this License for
2278 verbatim copying of each of the documents in all other respects.
2279
2280 You may extract a single document from such a collection, and distribute
2281 it individually under this License, provided you insert a copy of this
2282 License into the extracted document, and follow this License in all
2283 other respects regarding verbatim copying of that document.
2284
2285
2286 7. AGGREGATION WITH INDEPENDENT WORKS
2287
2288 A compilation of the Document or its derivatives with other separate
2289 and independent documents or works, in or on a volume of a storage or
2290 distribution medium, does not as a whole count as a Modified Version
2291 of the Document, provided no compilation copyright is claimed for the
2292 compilation.  Such a compilation is called an "aggregate", and this
2293 License does not apply to the other self-contained works thus compiled
2294 with the Document, on account of their being thus compiled, if they
2295 are not themselves derivative works of the Document.
2296
2297 If the Cover Text requirement of section 3 is applicable to these
2298 copies of the Document, then if the Document is less than one quarter
2299 of the entire aggregate, the Document's Cover Texts may be placed on
2300 covers that surround only the Document within the aggregate.
2301 Otherwise they must appear on covers around the whole aggregate.
2302
2303
2304 8. TRANSLATION
2305
2306 Translation is considered a kind of modification, so you may
2307 distribute translations of the Document under the terms of section 4.
2308 Replacing Invariant Sections with translations requires special
2309 permission from their copyright holders, but you may include
2310 translations of some or all Invariant Sections in addition to the
2311 original versions of these Invariant Sections.  You may include a
2312 translation of this License provided that you also include the
2313 original English version of this License.  In case of a disagreement
2314 between the translation and the original English version of this
2315 License, the original English version will prevail.
2316
2317
2318 9. TERMINATION
2319
2320 You may not copy, modify, sublicense, or distribute the Document except
2321 as expressly provided for under this License.  Any other attempt to
2322 copy, modify, sublicense or distribute the Document is void, and will
2323 automatically terminate your rights under this License.  However,
2324 parties who have received copies, or rights, from you under this
2325 License will not have their licenses terminated so long as such
2326 parties remain in full compliance.
2327
2328
2329 10. FUTURE REVISIONS OF THIS LICENSE
2330
2331 The Free Software Foundation may publish new, revised versions
2332 of the GNU Free Documentation License from time to time.  Such new
2333 versions will be similar in spirit to the present version, but may
2334 differ in detail to address new problems or concerns.  See
2335 http://www.gnu.org/copyleft/.
2336
2337 Each version of the License is given a distinguishing version number.
2338 If the Document specifies that a particular numbered version of this
2339 License "or any later version" applies to it, you have the option of
2340 following the terms and conditions either of that specified version or
2341 of any later version that has been published (not as a draft) by the
2342 Free Software Foundation.  If the Document does not specify a version
2343 number of this License, you may choose any version ever published (not
2344 as a draft) by the Free Software Foundation.
2345
2346
2347 ADDENDUM: How to use this License for your documents
2348
2349 To use this License in a document you have written, include a copy of
2350 the License in the document and put the following copyright and
2351 license notices just after the title page:
2352
2353 @smallexample
2354     Copyright (c)  YEAR  YOUR NAME.
2355     Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
2356     under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.1
2357     or any later version published by the Free Software Foundation;
2358     with the Invariant Sections being LIST THEIR TITLES, with the
2359     Front-Cover Texts being LIST, and with the Back-Cover Texts being LIST.
2360     A copy of the license is included in the section entitled "GNU
2361     Free Documentation License".
2362 @end smallexample
2363
2364 If you have no Invariant Sections, write "with no Invariant Sections"
2365 instead of saying which ones are invariant.  If you have no
2366 Front-Cover Texts, write "no Front-Cover Texts" instead of
2367 "Front-Cover Texts being LIST"; likewise for Back-Cover Texts.
2368
2369 If your document contains nontrivial examples of program code, we
2370 recommend releasing these examples in parallel under your choice of
2371 free software license, such as the GNU General Public License,
2372 to permit their use in free software.
2373
2374 @contents
2375 @bye
2376
2377 NEEDS AN INDEX
2378
2379 -T - "traditional BSD style": How is it different?  Should the
2380 differences be documented?
2381
2382 example flat file adds up to 100.01%...
2383
2384 note: time estimates now only go out to one decimal place (0.0), where
2385 they used to extend two (78.67).