快速计算C程序中执行的指令数

Question

有没有一种简单的方法可以在执行C程序时快速计算执行的指令数量（x86指令 - 每个指令的数量和数量）？

我在gcc version 4.7.1 (GCC)机器上使用x86_64 GNU/Linux。

Answer 1

可能是this question的副本

我说可能是因为你要求汇编程序指令，但是这个问题处理代码的C级分析。

但是，我的问题是：为什么要描述执行的实际机器指令？作为第一个问题，各种编译器和它们的优化设置之间会有所不同。作为一个更实际的问题，你真的可以用这些信息做些什么？如果您正在搜索/优化瓶颈，那么代码分析器就是您正在寻找的。

不过，我可能会错过一些重要的事情。

Answer 2

您可以使用硬件性能计数器（HPC）轻松计算执行指令的数量。要访问HPC，您需要一个接口。我建议你使用PAPI Performance API。

Answer 3

虽然不是“快速”取决于程序，这可能已经回答in this question。在这里，Mark Plotnick建议使用gdb观察您的程序计数器寄存器更改：

# instructioncount.gdb
set pagination off
set $count=0
while ($pc != 0xyourstoppingaddress)
    stepi
    set $count++
end
print $count
quit

然后，在您的程序上启动gdb：

gdb --batch --command instructioncount.gdb --args ./yourexecutable with its arguments

要获取结束地址0xyourstoppingaddress，您可以使用以下脚本：

# stopaddress.gdb
break main
run
info frame
quit

它在函数main上放置一个断点，并给出：

$ gdb --batch --command stopaddress.gdb --args ./yourexecutable with its arguments
...
Stack level 0, frame at 0x7fffffffdf70:
 rip = 0x40089d in main (main_aes.c:33); saved rip 0x7ffff7a66d20
 source language c.
 Arglist at 0x7fffffffdf60, args: argc=3, argv=0x7fffffffe048
...

这里重要的是saved rip 0x7ffff7a66d20部分。在我的CPU上，rip是指令指针，saved rip是“返回地址”，如pepero in this answer所述。

所以在这种情况下，停止地址是0x7ffff7a66d20，它是main函数的返回地址。也就是说，程序执行结束。

Answer 4

您可以使用英特尔的Binary Instrumentation工具'Pin'。我会避免使用模拟器进行这样一个简单的任务（模拟器通常非常慢）。 Pin可以使用模拟器执行大部分操作，无需预先修改二进制文件，也可以正常执行速度（取决于您使用的引脚工具）。

使用Pin计算指令数：

1. 从这里下载最新的（或3.10，如果这个答案变老）pin kit。
2. 提取所有内容并转到目录：cd pin-root/source/tools/ManualExample/
3. 制作目录中的所有工具：make all
4. 使用以下命令运行名为inscount0.so的工具：../../../pin -t obj-intel64/inscount0.so -- your-binary-here
5. 获取文件inscount.out，cat inscount.out中的指令计数。

输出将是这样的：

➜ ../../../pin -t obj-intel64/inscount0.so -- /bin/ls
buffer_linux.cpp       itrace.cpp
buffer_windows.cpp     little_malloc.c
countreps.cpp          makefile
detach.cpp         makefile.rules
divide_by_zero_unix.c  malloc_mt.cpp
isampling.cpp          w_malloctrace.cpp
➜ cat inscount.out
Count 716372