Tools zum Programmieren. Dipl. Math. F. Braun Universität Regensburg Rechenzentrum svn/doku/trunk/prgtools/prgtools.tex 7.

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1 Tools zum Programmieren Dipl. Math. F. Braun Universität Regensburg Rechenzentrum svn/doku/trunk/prgtools/prgtools.tex 7. Mai 2014

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3 KAPITEL 1 Übersicht 1. Software-Entwicklung Abbildung 1. Erstellung von Programmen 2. Programm-Beispiel IEEE Reziprokwert und Wurzel. Gesucht ist y = oder y mit f (y) = 1 x 1 xy 1 = 0, f (y) = xy1 2. Die 1 xy 1 xy1 2 Newton-Iteration ϕ(y) = y ff = y = 2y xy 2 = (2 xy)y konvergiert schnell gegen den gesuchten Wert. Analog sucht man y = 1x, y 2 = x1, oder y mit f (y) = xy1 2 1 = 0, f (y) = 2 xy1 3. Die Newton-Iteration ϕ(y) = y f f werden muss. =y 1 xy xy1 3 = 3y xy 3 2 = (3 xy 2 )y 2 konvergiert gegen 3 1 x, das nur noch einmal mit x multipliziert

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5 KAPITEL 2 Programmverhalten Nichts garantiert die Funktion eines Programms Es gibt zwei Arten von Programmen: unauällig: es scheint zu funktionieren fehlerhaft: es wurden Fehler nachgewiesen (falsche Ergebnisse, Abstürze, Aufhängen... ) Fehlern muss natürlich gezielt nachgegangen werden. Bei unauälligen Programmen ist die Analyse des Laufzeitverhaltens deutlich schwieriger. Meistens stellt jemand einen Testdatensatz zusammen, von dem man glaubt, dass er alle Schwierigkeiten abdeckt. Das Programm sollte diesen Testdatensatz bewältigen. Ein noch so groÿer Testdatensatz garantiert nicht die Funktion eines Programms In groÿen Programmen wird es auch schnell unübersichtlich, ob man wenigstens ausreichend viele Fälle erfasst hat. Das Testem muss auf die Programmabschnitte bezogen werden. Man kann für jeden Programmabschnitt denieren, mit welchen Daten er zurechtkommen muss und diese Daten für diesen Programmabschnitt testen. Im wirklichen Leben muss man zusätzlich prüfen (Vertrauen ist gut, Kontrolle ist... ) ob diese Datendenitionen auch eingehalten wurden. Hier leistet die assert-anweisung segensreiches; sie führt leider auch zu erstaunlich vielen neuen Abstürzen, weil man die Datendenitionen zu eng gefaÿt hatte. An dieser Stelle müssen drei Fragen gestellt werden: 1. Deckt der Testdatensatz wirlich alle Fälle ab? 2. Wie lange benötigt das Programm und geht es vielleicht schneller? 3. Wo lohnt sich eine Optimierung? 1. Unauällige Programme 1.1. Testüberdeckung Code Coverage (gcov) Übersetzung. gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage dijkstra.c Nie mit gcov optimiert übersetzen! gcc -O3... Erzeugt.gcno Teststarts. Das Programm wird jetzt, auch mehrfach, mit dem gesamten Testdatensatz gestartet..gcda ist kumulativ. Kann für neue Messungen gelöscht werden gcov. gcov erzeugt am Bildschirm und in Dateien seine Ergebnisse. Erzeugt.gcov Usage : gcov [OPTION ]... SOURCE OBJ... Print code coverage information. h, help Print t h i s help, then e x i t v, version Print version number, then e x i t a, a l l blocks Show information f o r every basic block b, branch p r o b a b i l i t i e s Include branch p r o b a b i l i t i e s in output c, branch counts Given counts o f branches taken rather than percentages n, no output Do not c r e a t e an output f i l e 5

6 6 2. PROGRAMMVERHALTEN l, long f i l e names Use long output f i l e names f o r included source f i l e s f, function summaries Output summaries f o r each function o, object d i r e c t o r y DIR FILE Search f o r object f i l e s in DIR or c a l l e d FILE s, source p r e f i x DIR Source p r e f i x to e l i d e r, r e l a t i v e only Only show data f o r r e l a t i v e sources p, preserve paths Preserve a l l pathname components u, unconditional branches Show unconditional branch counts too d, display progress Display progress information For bug reporting i n s t r u c t i o n s, p lease see : < f i l e :/// usr / share /doc/gcc 4.7/README. Bugs> Programmschnittstelle. Im Programm kann man den Zeitpunkt des Cov-Beginns und -Endes mit _gcov_reset(void) und _gcov_dump(void) genauer bestimmen Libraries. Libraries können nicht komplett, sondern nur in Teilen untersucht werden. Es müssen also einzelne Quellen herausgelöst werden. 510 svn co https :// vcs. uni regensburg. de/svn/ rz / brf09510 / m i n i f l o a t 511 cd m i n i f l o a t / 512 cd trunk / 513 cd current 514 make l i b i e e e. a 515 cd cd t e s t / 517 cd pattern / 518 make clean 519 make suse 520 l s 522 cp.. /.. / current / i e e e s q r t. c. 525 gcc coverage c I.. /.. / current i e e e s q r t. c 526 gcc g std=c99 pedantic Wall I.. /.. / current I. I.. /.. /.. /.. / c l i b / trunk c coverage o pattern. o pattern. c 527 gcc coverage g o pattern pattern. o i e e e s q r t. o L.. /.. / current L. L.. /.. /.. /.. / c l i b / trunk / c_lib /nr/ ansi l i e e e lm 528 l s a l t r 529./ pattern patsqrt. p t i 530 l s a l t r 531 gcov i e e e s q r t. c 532 j e d i t i e e e s q r t. c. gcov 533 lcov capture d i r e c t o r y. output f i l e i s 534 genhtml i s output d i r e c t o r y. / html 535 l s a l t r 539 f i r e f o x html/ index. html & 540 h i s t o r y > h. txt lcov. gcc -coverage dijkstra.c -lm./a.out < test.dat lcov --capture --directory. --output-file coverage.info genhtml coverage.info --output-directory./dhtml firefox dhtml/index.html gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage dijkstra.c -lm./a.out < test.dat lcov --base-directory. --directory. --zerocounters -q

7 1. UNAUFFÄLLIGE PROGRAMME 7 lcov --base-directory. --directory. -c -o libbash_test.info./a.out < test.dat lcov --base-directory. --directory. -c -o libbash_test.info lcov --remove libbash_test.info "/usr*" -o libbash_test.info rm -rf../test_coverage genhtml -o../test_coverage -t "libbash test coverage" --num-spaces 4 libbash_test.info firefox../test_coverage/index.html Usage : lcov [OPTIONS] Use lcov to c o l l e c t coverage data from e i t h e r the c u r r e n t l y running Linux kernel or from a user space a p p l i c a t i o n. Specify the d i r e c t o r y option to get coverage data f o r a user space program. Misc : h, help Print t h i s help, then e x i t v, version Print version number, then e x i t q, quiet Do not print progress messages Operation : z, zerocounters Reset a l l execution counts to zero c, capture Capture coverage data a, add t r a c e f i l e FILE Add contents of t r a c e f i l e s e, extract FILE PATTERN Extract f i l e s matching PATTERN from FILE r, remove FILE PATTERN Remove f i l e s matching PATTERN from FILE l, l i s t FILE L i s t contents of t r a c e f i l e FILE d i f f FILE DIFF Transform t r a c e f i l e FILE according to DIFF Options : i, i n i t i a l Capture i n i t i a l zero coverage data t, test name NAME Specify t e s t name to be stored with data o, output f i l e FILENAME Write data to FILENAME instead of stdout d, d i r e c t o r y DIR Use. da f i l e s in DIR instead of kernel f, f o l l o w Follow l i n k s when searching. da f i l e s k, kernel d i r e c t o r y KDIR Capture kernel coverage data only from KDIR b, base d i r e c t o r y DIR Use DIR as base d i r e c t o r y f o r r e l a t i v e paths convert filenames Convert filenames when applying d i f f s t r i p DEPTH Strip i n i t i a l DEPTH d i r e c t o r y l e v e l s in d i f f path PATH Strip PATH from t r a c e f i l e when applying d i f f (no )checksum Enable ( d i s a b l e ) l i n e checksumming (no )compat l i b t o o l Enable ( d i s a b l e ) l i b t o o l c o m p a t i b i l i t y mode gcov t o o l TOOL Specify gcov t o o l l o c a t i o n ignore e r r o r s ERRORS Continue a f t e r ERRORS ( gcov, source, graph ) no r e c u r s i o n Exclude s u b d i r e c t o r i e s from p rocessing to package FILENAME Store unprocessed coverage data in FILENAME from package FILENAME Capture from unprocessed data in FILENAME no markers Ignore e x c l u s i o n markers in source code derive func data Generate function data from l i n e data l i s t f u l l path Print f u l l path during a l i s t operation For more information see : http :// l t p. s o u r c e f o r g e. net / coverage / lcov. php Usage : genhtml [OPTIONS] INFOFILE( S) Create HTML output f o r coverage data found in INFOFILE. Note that INFOFILE

8 8 2. PROGRAMMVERHALTEN may a l s o be a l i s t of filenames. Misc : h, help Print t h i s help, then e x i t v, version Print version number, then e x i t q, quiet Do not print progress messages Operation : o, output d i r e c t o r y OUTDIR Write HTML output to OUTDIR s, show d e t a i l s Generate d e t a i l e d d i r e c t o r y view d, description f i l e DESCFILE Read t e s t case d e s c r i p t i o n s from DESCFILE k, keep d e s c r i p t i o n s Do not remove unused t e s t d e s c r i p t i o n s b, baseline f i l e BASEFILE Use BASEFILE as b a s e l i n e f i l e p, p r e f i x PREFIX Remove PREFIX from a l l d i r e c t o r y names no p r e f i x Do not remove p r e f i x from d i r e c t o r y names (no )function coverage Enable ( d i s a b l e ) function coverage display (no )branch coverage Enable ( d i s a b l e ) branch coverage display HTML output : f, frames Use HTML frames f o r source code view t, t i t l e TITLE Display TITLE in header of a l l pages c, css f i l e CSSFILE Use e x t e r n a l s t y l e sheet f i l e CSSFILE no source Do not c reate source code view num spaces NUM Replace tabs with NUM spaces in source view h i g h l i g h t Highlight l i n e s with converted only data legend Include c o l o r legend in HTML output html prolog FILE Use FILE as HTML prolog f o r generated pages html e p i l o g FILE Use FILE as HTML e p i l o g f o r generated pages html extension EXT Use EXT as filename extension f o r pages html g z i p Use g z i p to compress HTML (no ) s o r t Enable ( d i s a b l e ) sorted coverage views demangle cpp Demangle C++ function names For more information see : http :// l t p. s o u r c e f o r g e. net / coverage / lcov. php 1.2. Zeitmessung Proling (gprof).

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11 Inhaltsverzeichnis Kapitel 1. Übersicht 3 1. Software-Entwicklung 3 2. Programm-Beispiel IEEE Kapitel 2. Programmverhalten 5 1. Unauällige Programme 5 Inhalt 9 11

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