プロファイリング

timeコマンド

UNIX/Linux環境では時間を計測するtimeコマンドがある．timeコマンドは引数として指定したコマンドの実行時間を測定する．

	      time ./a.out
real ??m??s
user ??m??s
sys ??m??s
	    

realは起動から終了までに経過した時間，userはユーザCPU時間，sysはシステムCPU時間である．プログラム自体の処理時間はuserをみればよい．なお，timeコマンドにはいくつかの種類があり，出力が異なる場合がある．

C言語の場合

ANSI標準で定められた標準ライブラリに日付や時間に関する関数がある． これを用いるにはtime.hをインクルードする．time.hでは以下のような関数や定数が定義されている．

clock_t clock(void)

関数clockは実行開始時からプログラムが使用したプロセッサ時間を返す．（利用できない場合は -1 を返す．）

CLOCKS_PER_SEC

関数clockの戻り値の単位を定義する．clock()/CLOCKS_PER_SECとすれば単位が秒に変換される．

clock_t

関数clockの戻り値の型を定義する．通常long型．

プログラム例は以下のようになる．適当な処理の実行にかかる時間を計測するには，その処理の前後でclock関数を呼び出し，その時間差から経過時間を求める．

	      #include <time.h>

int main() {

  clock_t time_start, time_end;

  time_start = clock()/CLOCKS_PER_SEC;
  適当な作業
  time_end = clock()/CLOCKS_PER_SEC;

  printf(“elapse time in second = %d\n”,time_end-time_start);
}
	    

Fortranの場合

Fortran95規格で標準化されたサブルーチンcpu_timeが利用できる．

subroutine cpu_time(time)
  real, intent(inout) :: time

cpu_timeは引数にプロセッサ時間[秒単位]を返す．C言語の例と同様のプログラムは以下のようになる．

program time_some_code
  real :: time_start, time_end

  call cpu_time(time_start)
  適当な処理
  call cpu_time(time_end)

  print *, “elapse time in second = “, time_end - time_start
end program time_some_code
	    

Matlabの場合

関数cputimeはアプリケーションを起動してからの総CPU時間[秒]を返す. （ただし，パフォーマンス測定には関数timeitやtic/tocの利用が推奨されている．）

t = cputime;
適当な処理
e = cputime - t
	    

プロファイリングツール：GNU gprof

GNU binutilsに含まれる簡便なプロファイリングツールであり，Linux環境で利用可能．詳細な利用方法についてはマニュアルを参照されたい．基本的な使い方は以下のとおり：プログラムのコンパイル時にオプション-pgをつけると，プログラム実行時にプロファイリング情報がgmon.outというファイルに記録される．プロファイル情報を解析するにはgprofコマンドに実行ファイル名，プロファイル情報ファイルを引数として与えて実行すればよい．

	      gcc -pg -o a.out sample.c
./a.out （gmon.outが作成される）
gprof ./a.out gmon.out
Flat profile:

Each sample counts as 0.01 seconds.
  %   cumulative   self              self     total
 time   seconds   seconds    calls   s/call   s/call  name
 98.59      1.40     1.40        1     1.40     1.40  gauss_elim
  1.41      1.42     0.02                             randf
  0.00      1.42     0.00        1     0.00     0.00  init_matrix
  0.00      1.42     0.00        1     0.00     0.00  init_problem_random
  0.00      1.42     0.00        1     0.00     0.00  init_vec

以下略
	    

出力の見方の詳細については，同時に出力されている説明やマニュアルを参照されたい．

プロファイリングツール：Instruments

MacOSの開発環境であるXcodeに含まれる．XcodeのメニューからXcode→Open Developer Tools→Instrumentsで起動し，テンプレート選択画面からTime Profilerを選ぶ．使用方法については，ヘルプを参照されたい．（GUIなので容易であろう．）