用google-perftool分析程序的內存/CPU使用
最近，用到了google-perftool分析程序的內存和CPU的使用情況，總結一下使用的一些方法和體會，分享給有需要的朋友。首先，說說google-perftool，它是由google開發的用來分析C/C++程序性能的一套工具，這里的性能分析主要包括內存和CPU 兩個方面，內存分析使用google-perftool所提供的tcmalloc，CPU分析使用它所提供的profiler。下面先分別介紹一下 tcmalloc和profiler，然后再給出一些使用的例子，及一些使用時的注意事項。
tcmalloc的全稱是thread cache malloc，顧名思義，它是帶有thread cache的內存管理工具，具體的實現細節這里不做過多的介紹，感興趣的朋友可以參考google官方提供的文檔，或者閱讀源碼。這里需要注明一下 tcmalloc的一些優點，和它所提供的一些分析程序內存使用的一些功能。
tcmalloc的主要優點有兩個方面，一個是內存allocate/deallocate的速度，通常情況下它的速度比glibc所提供的 malloc要快；另一個方面是小內存(< =32K)的管理，它的小內存是在thread cache里面管理的，一方面減少了加鎖的開銷，另一方面用來表示小內存所用的額外的空間也比較小，比較節省空間。因此，對于多線程下，經常小內存的 allocation/deallocation的程序（尤其多線程下使用STL比較多的程序），可以嘗試使用一下tcmalloc。
除了在allocate/deallocate內存時的優化外，tcmalloc還提供了heapcheck和heapprofile的功能。heapcheck主要被用來檢查程序中是否有內存泄露，在哪里泄露。相信內存泄露這個話題，永遠是讓所有C/C++程序都非常蛋疼的問題，有了 tcmalloc的幫助，也許一切會變得簡單一些，會有點事半功倍的效果。tcmalloc另外一個功能是heapprofile。先來說一下 profile這個詞，它的本意是“描繪…輪廓”，我一直覺得這個詞是一個很偉大的詞，用在sns中，它表示用來描繪用戶的那些特征、屬性，也有叫用戶畫像的。用在這里呢，heapprofile，顧名思義，它就是描繪程序的heap輪廓，通過這樣一個過程，我們就能知道，程序的heap里在每一時刻都有些啥東東。有了profile的結果，它可以幫助我們定位內存泄露，幫助我們發現一些頻繁allocate內存的地方，以此來做一些優化。
（關于程序中的heap和stack，不了解的朋友，可以到網上搜一下：程序的地址空間分布）
profiler，是由google-perftool所提供的用來做cpu-profile的工具，相信通過上面的介紹，大家對 profile這個詞已經不再陌生。Cpu-profile，它的主要功能就是通過采樣的方式，給程序中cpu的使用情況進行“畫像”，通過它所輸出的結果，我們可以對程序中各個函數耗時情況一目了然。在對程序做性能優化的時候，這個是很重要的，先把最耗時的若干個操作優化好，程序的整體性能提升應該十分明顯，這也是做性能優化的一個最為基本的原則—先優化最耗時的。
關于google-perftool的使用，總體上來講有以下三種方式：
- （1）直接調用提供的api：這種方式比較適用于對于程序的某個局部來做分析的情況，直接在要做分析的局部調用相關的api即可。
- （2）鏈接靜態庫：這種方式是最為常用的方式，后面會有詳細的介紹。
- （3）鏈接動態庫：這種方式和靜態庫的方式差不多，但通常不推薦使用，除非使用者不想額外鏈一個靜態庫（因為鏈接靜態庫會增大binary的大小）的情況，可以考慮使用這種方式。 </ul>
- （1）Heap Checker:
- （2）Heap Profiler:
- （3）Cpu Profiler:
下面是靜態庫的使用方法：
1 2 |
gcc [...] -o myprogram -ltcmalloc env HEAPCHECK=normal ./myprogram |
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
1 2 |
gcc [...] -o myprogram -ltcmalloc env HEAPPROFILE=./myprogram.hprof ./myprogram |
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
1 2 |
gcc [...] -o myprogram -lprofiler env CPUPROFILE=./myprogram.prof ./myprogram |
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
</ul>