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准备工作

为了进行书中的实验，需要做一些前期准备工作。

实验环境

硬件： 

<!-- wsl2 -->
Architecture:            x86_64
  CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
  Address sizes:         39 bits physical, 48 bits virtual
  Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                  12
  On-line CPU(s) list:   0-11
Vendor ID:               GenuineIntel
  Model name:            Intel(R) Core(TM) i5-10500 CPU @ 3.10GHz

操作系统： * OS: debian 12.5

相关软件： * g++: 12.2 * perf: 6.1.76 * google-perftools: 2.10 * google benchmark: commit 06b4a070156a9333549468e67923a3a16c8f541b

google benchmark 是在 github 下载安装，其他软件均为 apt 自带。

随着操作系统的更新和相关软件的更新，可能后面的实验所用的系统或软件版本会高。

Google benchmark

https://github.com/google/benchmark

安装：https://github.com/google/benchmark#installation

g++

整个实验中常用以下几个参数： * -g - 添加调试信息，方便 gdb 调试 * -O - 优化级别，实验中基本使用 -O3，最高级别的优化 * -march - 指定计算机架构，实验中基本使用 -march=native，编译器会使用当前主机的架构 * -Wall - 打开所有警告，帮助我们提升代码质量 * -pedantic - 严格限制仅使用 ISO C++ 标准 * -o - 指定输出的名字

perf profiler

大部分 Linux 平台自带的分析工具。最简单的使用方式是获取一个程序运行时的统计信息。 

sudo perf stat ./SubStringSort
Sort time: 132ms (621229 comparisons)

 Performance counter stats for './SubStringSort':

            134.01 msec task-clock                       #    0.996 CPUs utilized          
                 0      context-switches                 #    0.000 /sec                   
                 0      cpu-migrations                   #    0.000 /sec                   
               254      page-faults                      #    1.895 K/sec                  
       555,694,227      cycles                           #    4.147 GHz                    
     2,528,055,088      instructions                     #    4.55  insn per cycle         
       505,616,545      branches                         #    3.773 G/sec                  
           822,257      branch-misses                    #    0.16% of all branches        

       0.134495601 seconds time elapsed

       0.134588000 seconds user
       0.000000000 seconds sys
从中可以看到耗时、上下文切换次数等信息。那么我们能看到哪些统计信息呢？可以通过命令 perf list 查看，当运行 perf stat 时，可以使用参数 -e 的方式自定义信息。

google-perftools

https://github.com/gperftools/gperftools

CPU 性能分析方法： 

1) Link your executable with -lprofiler
2) Run your executable with the CPUPROFILE environment var set:
     $ CPUPROFILE=/tmp/prof.out <path/to/binary> [binary args]
3) Run pprof to analyze the CPU usage
     $ pprof <path/to/binary> /tmp/prof.out      # -pg-like text output
     $ pprof --gv <path/to/binary> /tmp/prof.out # really cool graphical output

根据更详细的文档，执行的时候可能需要添加环境变量 LD_PRELOAD=/path/to/libprofiler.so 在当前实验环境，具体变量是 LD_PRELOAD=/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libprofiler.so。

debian 系统安装完后并没有 pprof 的软链接，需要使用原始名字 google-pprof。一般情况下输出文本，所以具体命令是 google-pprof --text /path/to/binary /path/to/perf/data。