在 macOS 上使用 Instruments 和 xctrace 进行性能分析

环境变量

环境变量通过 --env 选项传递给 xctrace¹ 命令。给定一个包含环境变量设置的文件 env.dat（例如来自 export 的输出），可以使用下面的一行命令来生成需要传递给 xctrace 的选项：

xcrun --find xctrace

 awk '{print "--env "$0" \\"}' env.dat

模板

最常用的性能分析模板是 Time Profiler，可用于分析 CPU 使用情况。

要列出所有可用的模板，请使用：

xcrun xctrace list templates

可以使用 --template 选项来选择模板。例如：

 --template 'Time Profiler'

其他选项

--output 用于指定跟踪数据的输出文件。
--launch 用于指定要分析的应用程序。必须提供可执行文件的路径，也可以包含该应用程序的选项。

示例

下面的命令曾用于使用 Time Profiler 模板对 gemc 进行性能分析：

 rm -rf cpu.trace ; xcrun xctrace record \
  --template 'Time Profiler' \
  --output cpu.trace \
  --target-stdout gemc.log \
  --env C12BFIELDS=/opt/projects/ceInstall/macosx15-clang17/clas12_cmag/1.1 \
  --env CLAS12_CMAG=/opt/projects/ceInstall/macosx15-clang17/clas12_cmag/1.1 \
  --env DYLD_LIBRARY_PATH=$DYLD_LIBRARY_PATH \
  --env FIELD_DIR=/opt/projects/ceInstall/noarch/data/magfield  \
  --env G4ABLADATA=$G4ABLADATA \
  --env G4DATA_DIR=$G4DATA_DIR \
  --env G4ENSDFSTATEDATA=$G4ENSDFSTATEDATA \
  --env G4INCLDATA=$G4INCLDATA \
  --env G4LEDATA=$G4LEDATA \
  --env G4LEVELGAMMADATA=$G4LEVELGAMMADATA \
  --env G4LIB=$G4LIB \
  --env G4NEUTRONHPDATA=$G4NEUTRONHPDATA \
  --env G4PARTICLEXSDATA=$G4PARTICLEXSDATA \
  --env G4PIIDATA=$G4PIIDATA \
  --env G4RADIOACTIVEDATA=$G4RADIOACTIVEDATA \
  --env G4REALSURFACEDATA=$G4REALSURFACEDATA \
  --env G4SAIDXSDATA=$G4SAIDXSDATA \
  --env G4TENDLDATA=$G4TENDLDATA \
  --env GEMC_DATA_DIR=$GEMC_DATA_DIR \
  --launch -- /opt/projects/gemc/clas12Tags/source/gemc \
    /Users/ungaro/rga_spring2019.gcard \
    -USE_GUI=0 -N=100 -PRINT_EVENT=1 -BEAM_P="e-, 4*GeV, 20*deg, 20*deg"

在 Linux 上使用 valgrind 进行性能分析

前置条件

请确保可执行文件使用以下标志编译，以启用性能分析：

-g : 完整的符号信息
-O2: 进行优化，使热点更贴近真实情况
-fno-omit-frame-pointer: 准确的栈展开所需
-fno-optimize-sibling-calls: 保持尾调用可见

使用 Valgrind

Valgrind 可用于在 Linux 上对 C++ 应用程序进行性能分析：

valgrind --tool=callgrind --callgrind-out-file=callgrind.out.%p \
  --dump-instr=yes --skip-plt=yes \
  /path/to/your/application options

选项说明

%p 会展开为 PID，因此可以支持多个
指令转储比原始调用计数更能将耗时与真实的 CPU 时间关联起来。
skip-plt:

查看结果

qcachegrind callgrind.out.<PID>

以下操作可以让输出更易读：

在 Call Graph 中右击 ▸Graph ▸Min node cost
按类名分组
工具栏中的 “%” 按钮：相对于父级显示

请确保 xctrace 指向 Xcode 自带的版本： ↩