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Proﬁlage, debogage, optimisationRomaric DAVID´Ecole d’Automne Informatique Scientiﬁque, 2 Decembre´ 2008PlanPlan Proﬁling Debog´ age Optimisations de programmesIntroductionObjectifs du coursCe cours vous presentera´ les outils d’analyse de vos programmes. En particulier, vous pourrez : Traquer des bugs dans les codes Determiner´ les parties du code gourmandes en temps de calcul Decouvrir´ quelques pistes permettant d’optimiser le programme1 Debogage´Dans cette section, nous presenterons´ les principes des outils de debog´ age et les points importantsdans leur utilisation. Deboguer´ un programme consiste a` chercher pendant son execution´ l’origined’une erreur de comportement. Une erreur de comportement d’un programme lie´ a` un acces` memoire´´frauduleux (hors des zones attribuees au programme) produit le fameux message ”sementation fault(core dumped)”. Cela signiﬁe que l’image memoire´ du processus a et´ e´ placee´ dans un ﬁchier appele´core. Ce ﬁchier peut servir de parametreˆ d’entree´ a` toutes les manipulations present´ ees´ ci-dessous.Pourquoi deboguer´ ? Programme produisant un resultat´ incorrect Un plantage du programme11 Un probleme` lie´ a` la gestion de la memoire´ ) segmentation fault (core dumped)Le principe fondamental du debog´ age de programme est de faire un suivi pas a` pas (instructionpar instruction) de son execution.´ Le programme qui permet de faire ceci s’appelle un debogueur´`(version mal francisee´ de ...

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Plan

Proﬁlage, debogage, optimisation

Romaric DAVID

 Ecole d’Automne Informatique Scientiﬁque, 2 Decembre 2008

•Proﬁling

•Debogage

•Optimisations de programmes

Introduction

Objectifs du cours Cecoursvouspresenteralesoutilsd’analysedevosprogrammes.Enparticulier,vouspourrez:

•Traquer des bugs dans les codes

•lucDteenesndalecsdmpitseudocedogruameterminerlespar

•Decouvrir quelques pistes permettant d’optimiser le programme

Debogage

Danscettesection,nouspresenteronslesprincipesdesoutilsdedebogageetlespointsimportants dansleurutilisation.Deboguerunprogrammeconsiste`achercherpendantsonexecutionl’origine d’uneerreurdecomportement.Uneerreurdecomportementd’unprogrammeliea`unacc`esmemoire frauduleux(horsdeszonesattribueesauprogramme)produitlefameuxmessage”sementationfault (coredumped)”.Celasigniﬁequel’imagememoireduprocessusaeteplaceedansunﬁchierappele cores.oussdei-sceetneserpsnoitaltauoetlsseaminupmˆetred’entree`tuepvresedriarap.ﬁcCeerhi

Pourquoi deboguer ?

•Programme produisant un resultat incorrect

•Un plantage du programme

1 •me`lilenUborpmmeioertiondelae`alages⇒segmentation fault (core dumped)

Leprincipefondamentaldudebogagedeprogrammeestdefaireunsuivipas`apas(instruction parinstruction)desonexecution.Leprogrammequipermetdefairececis’appelleundebogueur ` (versionmalfranciseededebugger).Apartirdesindicationsdanslecodecompile,ledebogueur peut faire le lien entre le code source et le code assembleur produit. Commeilyaungrandnombred’instructionsdansunprogramme,ledebogueurpermetaussi ` de ﬁxer despoints d’arreˆtchaque fois que le programme passe par ce point, il s’arreˆte et le. A debogueur reprend la main. Pour examiner les valeurs, le debogueur permet egalement de surveiller des variables. Ceci per-met de savoir a` quel etape de l’execution d’un programme une variable prend une valeur incoherente. Aﬁndepermettraaudebogueurdefairelelienentrecodeassembleuretcodesource,ilfaut compiler le programme avec l’option-gIloption desactive par defaut toute optimisation. . Cette estneanmoinspossibledecombineroptimisationetpresencedesymbolesdedebogage.Lessym-bolesdedebogageassocientlesstructuresdecontrˆoledulangageaucodeassembleur.S’ilssont presents(associesauﬁchersource),ledebogueurafﬁcheralecodesourcecorrespondantlorsquele programmeestarrˆete. Auniveausyste`me,lesdebogueurs(testeavecidb,gcc,totalview7)utilisentl’appelsyst`eme 2 ptrace.Cetteappelpermetdecontroˆlerl’executiond’unautreprocessus. Lesdebogueursdisposantdepossibilitesetenduespermettentd’afﬁcherlesdonnees,egalement sousformegraphique.Unautregrostravaildemiseenformeconsisteenl’afﬁchagededonnees structureesouobjet.C’estunintereˆtmajeurdesdebogueurs(p/ra`l’afﬁchagemanuel).Lesdebogueurs sont souvent construits sous la forme d’un outil textuel, auquel peut s’adjoindre une interface graphique.

Debogueurs en mode texte

•dbx (Solaris, IRIX, AIX)

•gdb (tous)

•idb (Intel, Linux IA64 et X86-64)

•tv8cli (Totalview)

•pdb (pour python)

Des interfaces graphiques les pilotent :

•dcxbaeevalbfrcaInteer).buggayDeDatalpsidD(dddb,g

•DDT (Allinea)

•Interface de totalview

•Kdbg (gdb)

•Eclipse Ptp (Parallel tools platform) 1 Classed’outils`apart 2 Cfhttp://falco.next-touch.com/repository/securite_informatique/linux/ anti-anti-ptrace.pdf

Proﬁling

Une question que l’on se pose souvent quand on attend qu’un programme se termine est de savoir quellefonctionrepresentelaplusgrandepartiedutempsd’execution.Pourmesurerle temps passe dansunefonction,onpeututiliserlamethodesimplesuivante.

Une methode simple de mesure du temps passe

time=get time(now) fonction calcul(...) time spent=get time(now)-time save(time spent)

Notezquelasauvegardedutempspasseepeutˆetrecompliquee(gestionvariableglobale,...) Limite de la methode : •Facile pour une fonction, mais pour plusieurs ?

•. .Facile pour une metrique, mais . ⇒tiser.d’automaeneitssce Lebutdeduproﬁling(analysecomportementale)estdeconnaˆıtrelecomportementdupro-gramme`al’execution.Enpremierlieu,lesproﬁlerspeuvents’interesserauprogrammetoutseul (sansexaminerl’environnementdanslequelils’execute),c’est-`a-diredeterminerletempspasse dans differentes fonctions (outils comme gprof par exemple). Ainsi, sans avoir d’idee a` priori sur la fonction couˆ teuse (ce qui peut eˆtre le cas quand on n’est pasledeveloppeurducode),leproﬁlerpeutpointerdudoigtunefonctionparticuli`ere.Lesproﬁlers renvoientengeneralletempspassedansunefonctionainsiquelenombred’appels.Siunefonction n’estpasappeleeassezsouvent,celapeutrendrecomptedebugsdanssonalgorithme(fonction appeleedanslesmauvaisesconditions,...). Des outils plus evolues permettent d’analyser l’interaction du programme avec son environ-nement. Par exemple, unproﬁlerpeut indiquer le nombre de defauts de cache survenus durant l’execution d’un programme. Lasequencedeproﬁlingcommenceparunephased’instrumentation(=ajout d’instructions) destineesa`rassemblerl’information.Apre`sl’executionduprogrammemodiﬁe,lesdonneesissues del’instrumentationsontrassembleesetanalyseesparunoutilspeciﬁque.

Donnees recueillies par le proﬁler

•Temps d’execution de chaque fonction (proﬁl plat)

•ilisateuriquesutMter

•mmeograduprppledea’arhpdnguioatntseeprres:eellaC/srellaC

•Tempctionappeleeanoileppetnanof+ncsisilu:fvecton

•Exclusive : fonction appelante uniquement

L’instrumentationpeutˆetrestatique.Elleseradanscecaseffectueeauplustarda`lacompilation. L’instrumentationdynamiquealieua`l’executionetfaitappel`adestechniquespluscomplexes.

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