Марк Митчелл - Программирование для Linux. Профессиональный подход

/ * Использование функций работы с динамической памятью. */

/* Программе передается один аргумент, определяющий

размер массива. Этот массив состоит из указателей

на (возможно) выделенные буферы памяти.

В процессе работы программы ей можно задавать

следующие команды:

выделение памяти -- а <���индекс> <���размер_буфера>

освобождение памяти -- d <���индекс>

чтение памяти -- r <���индекс> <���смещение>

запись в память -- w <���индекс> <���смещение>

выход -- q

Ответственность за соблюдение правил доступа

к динамической памяти лежит на пользователе. */

#ifdef MTRACE

#include

#endif /* MTRACE */

#include

#include

#include

/* Выделение памяти указанного размера. */

void allocate(char** array, size_t size) {

*array = malloc(size);

}

/* Освобождение памяти. */

void deallocate(char** array) {

free((void*)*array);

}

/* Чтение указанной ячейки памяти. */

void read_from_memory(char* array, int position) {

volatile char character = array[position];

}

/* Запись в указанную ячейку памяти. */

void write_to_memory(char* array, int position) {

array[position] = 'a';

}

int main{int argc, char* argv[]) {

char** array;

unsigned array_size;

char command[32];

unsigned array_index;

char command_letter;

int size_or_position;

int error = 0;

#ifdef MTRACE

mtrace();

#endif /* MTRACE */

if (argc != 2) {

fprintf(stderr, "%s: array-size\n", argv[0]);

return 1;

}

array_size = strtoul(argv[1], 0, 0);

array = (char**)calloc(array_size, sizeof(char*));

assert(array != 0);

/* Выполнение вводимых пользователем команд. */

while (!error) {

printf("Please enter a command: ");

command_letter = getchar();

assert(command_letter != EOF);

switch (command_letter) {

case 'a':

fgets(command, sizeof(command), stdin);

if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,

&size_or_position) == 2 &&

array_index < array_size)

allocate(&(array[array_index]), size_or_position);

else

error = 1;

break;

case 'd':

fgets(command, sizeof(command), stdin);

if (sscanf(command, "%u", &array_index) == 1 &&

array_index < array_size)

deallocate(&(array[array_index]));

else

error = 1;

break;

case 'r':

fgets(command, sizeof(command), stdin);

if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,

&size_or_position) == 2 &&

array_index < array_size)

read_from_memory(array[array_index], size_or_position);

else

error = 1;

break;

case 'w':

fgets(command, sizeof(command), stdin);

if (sscanf(command, "%u %i", &array_index,

&size_or_position) == 2 &&

array_index < array_size)

write_to_memory(array[array_index], size_or_position);

else

error = 1;

break;

case 'q':

free((void*)array);

return 0;

default:

error = 1;

}

}

free((void*)array);

return 1;

}

Теперь, когда мы знаем, как искать ошибки в программах, настало время разобраться, как ускорить выполнение программы. Профайлер gprofпозволяет определить, какие функции требуют наибольших вычислительных ресурсов и тем самым являются кандидатами на оптимизацию. Профилирование полезно также при отладке, поскольку с помощью этого метода можно установить, какие функции вызываются чаще, чем нужно.

Для получения профильной информации необходимо следовать такому алгоритму.

1. Скомпилируйте и скомпонуйте программу с опциями профилирования.

2. Запустите программу, чтобы сгенерировать профильные данные.

3. Вызовите утилиту gprofдля отображения и анализа профильных данных.

Для иллюстрации методики профилирования мы напишем простейшую программу- калькулятор. Чтобы программа выполнялась нетривиальным образом, заставим ее работать с унарными числами, чего не встречается в реальных калькуляторах. Код программы приведен в конце приложения.

Значение унарного числа представляется аналогичным количеством символов. Например, число 1 — это "x", 2 — "xx", 3 — "xxx" и т.д. Вместо символов "x" программа использует связный список, количество элементов которого соответствует значению числа. В файле number.cсодержатся функции, позволяющие создавать число 0, добавлять единицу к числу, вычитать единицу из числа, а также складывать, вычитать и умножать числа. Есть функция, которая преобразует строку, содержащую неотрицательное десятичное число, в унарное число. Другая функция преобразует унарное число в значение типа int. Сложение реализуется путем последовательного добавления единицы, вычитание — путем последовательного отнимания единицы, а умножение — путем многократного сложения. Функции even()и odd()возвращают унарный эквивалент единицы тогда и только тогда, когда их единственный операнд является соответственно четным или нечетным числом. В противном случае возвращается унарный эквивалент нуля. Обе функции взаимно рекурсивны. Например, число является четным, если оно равно нулю или если число, на единицу меньшее, является нечетным.