如何跟踪通话统计信息？ C++

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何跟踪通话统计信息？ C++

【英文标题】：How to keep track of call statistics? C++

【发布时间】：2012-07-02 21:14:19

【问题描述】：

我正在开发一个向用户提供统计信息的项目。我创建了一个名为 Dog 的类， 它有几个功能。说话、呼呼、奔跑、取物等。

我希望有一个函数可以显示每个函数被调用了多少次。我也对构造函数调用和析构函数调用感兴趣。

我有一个定义所有函数的头文件，然后是一个单独的 .cc 文件来实现它们。我的问题是，有没有办法跟踪每个函数被调用的次数？

我有一个名为 print 的函数，它将获取“统计信息”，然后将它们输出到标准输出。我正在考虑使用静态整数作为类本身的一部分，声明几个整数来跟踪这些事情。我知道编译器将创建整数的副本并将其初始化为最小值，然后我将在 .cc 函数中递增整数。

我还考虑过将静态整数作为 .cc 中的全局变量。哪种方式更容易？或者有更好的方法吗？

非常感谢任何帮助！

【问题讨论】：

您可以让局部变量在每次调用方法时递增。

【参考方案1】：

使用静态成员变量是要走的路。但是，编译器不会“创建整数的副本并将其初始化为最小值”；您必须为 .cc 文件中的每一个提供一个定义，并在那里将其初始化为 0。 （如果您使用的是 C++11，情况会有所不同，但基本思想是相同的。）

没有理由使用静态全局变量代替静态成员。

foo.h:

class Foo 
  static int countCtor_;
  static int countDtor_;
  static int countprint_:
  Foo();
  ~Foo();
  static void print();
;

foo.cc:

#include <iostream>
#include "foo.h"

int Foo::countCtor_ = 0;
int Foo::countDtor_ = 0;
int Foo::countprint_ = 0;

Foo::Foo() 
  ++countCtor_;
  // Something here

Foo::~Foo() 
  ++countDtor_;
  // Something here

void Foo::print() 
  ++countprint_;
  std::cout << "Ctor:  " << countCtor_ << "\n"
            << "Dtor:  " << countDtor_ << "\n"
            << "print: " << countprint_ << "\n";

但是，如果你有很多函数，所涉及的重复有点烦人——当你的意思是 ++countBaz_ 时，很容易意外地执行 ++countBar_（尤其是如果你复制和粘贴样板文件），所以你可能需要一些更花哨的东西，例如静态映射和递增计数[__FUNC__]的宏，因此您可以在每个函数中使用完全相同的行。像这样：

foo.h:

#include <map>
class Foo 
  static std::map<const char*, int> counts_;
  Foo();
  ~Foo();
  void print();
;

foo.cc:

#include <iostream>
#include "foo.h"

std::map<const char *, int> Foo::counts_;

#define INC_COUNT_() do  ++counts_[__FUNC__];  while (0)

Foo::Foo() 
  INC_COUNT_();
  // Something here

Foo::~Foo() 
  INC_COUNT_();
  // Something here

void Foo::print() 
  INC_COUNT_();
  for (std::map<const char *, int>::const_iterator it = counts_.begin(); 
       it != counts_.end(); ++it) 
    std::cout << it->first << ": " << it->second << "\n";
  

在上面的示例代码中，__FUNC__ 是一个占位符。不幸的是，没有可以使用的符合标准的值来代替它。大多数编译器都有一些 __func__、__FUNC__、__FUNCTION__、__FUNCSIG__ 和 __PRETTY_FUNCTION__ 的子集。但是，这些都不是 C++03 中的标准。 C++11 确实将 __func__ 标准化，但只是作为“实现定义的字符串”，不能保证它是有用的，甚至是唯一的。最重要的是，不同编译器的值会有所不同。此外，其中一些可能是宏而不是标识符，以使事情变得更有趣。

如果你想要真正可移植的代码，在 C++11 中，你可以使用类似 string(__func__) + ":" + STRINGIZE(__LINE__) 的东西——这有点难看，但至少每个函数都有一个唯一的姓名。而在 C++03 中，没有等价物。如果您只需要“足够便携”，请查阅您使用的每个编译器的文档，或者依赖 autoconf 之类的东西。

【讨论】：

我不明白为什么第一个 foo.cc 的格式被搞砸了。我已经尝试在每个空行中使用四个空格，并且使用实际的空行，无论哪种方式，有些行都不会显示为代码......

我不知道__FUNC__，但我假设您的意思是标准__func__。但是，您应该真正使用函数的修饰名称，以便单独计算重载的函数名称。

对不起，你是对的；仅仅因为某些东西既是 MSVC 扩展又是 gcc 扩展并不意味着它是标准的。我会编辑答案。

非常感谢您的回复！很高兴看到我得到了正确的静态成员变量部分，即使编译器错误。 :) 你知道了解更多关于静态成员的好资源吗？

如果您不确定自己是否已经了解基础知识，任何好的 C++ 教程或教科书都应该能解释清楚。如果您想知道定义的确切细节，我不知道比标准更好的东西（很难阅读）；也许其他人可以提供帮助。然而，Stroustrop 的两本书可能解释了古代 C++ 的事情，而从那时起静态成员的情况并没有太大变化。

【参考方案2】：

您是否有任何理由不能使用标准分析工具来计算这些调用？像gprof 这样的东西？

否则静态整数将是要走的路。

【讨论】：

这个答案的前半部分很好，但后半部分不好。将静态整数放入方法本身使他无法创建他描述的“打印”函数（或任何其他访问值的方式，在调试器之外）。

【参考方案3】：

假设您希望在程序中一直跟踪这些统计信息，您可以使用函数名称的 unordered_map：

std::unordered_map<const char *, unsigned> stats;

void foo () 
    // use __FUNCDNAME__ for MSVC
    ++stats[__PRETTY_FUNCTION__];
    //...

使用编译器特定的函数名称说明符是有目的地获得修饰的函数名称。这样重载的函数名就会被算作单独的函数。

这种技术可以让您轻松添加新函数而无需考虑其他任何事情，但是如果存在哈希冲突（可以通过将stats 映射更大一些来弥补），则会产生少量额外成本。没有对字符串计算哈希，因为键是指针类型，它只是使用指针值本身作为哈希。

如果这只是用于分析的一次性代码，那么您应该首先尝试使用您平台上可用的代码分析工具。

【讨论】：

+1。尽管对微优化效率的关注似乎有点误导，但它仍然比我非常相似的答案更简单、更容易阅读。

@abarnert：感谢您的支持。如果这个问题的目的只是一个信息收集练习，那么我同意效率不应该是一个问题。但是，在对性能敏感的应用程序中，如果解决方案既干净又高效，那就太好了。问候

实际上，对于预期的 N 的微小值，我怀疑 map 很有可能比 unordered_map 更有效：log 10 可能比散列字符串更快，并且 3*10 可能小于哈希表的默认起始大小。它的读写速度也更快——尤其是当我看到 unordered_map 时，我想知道为什么选择它而不是 map。此外，它在编译器、运行和对代码的微小更改中将更加可预测。而且，最重要的是，它适用于 C++98。

@abarnert：字符串没有散列，指针值本身用作散列。唯一的计算是 unordered_map 中的桶数的模数。唯一会减速的时候是发生碰撞，如果函数的数量像你说的那么小，就不会发生这种情况。

老实说，如果不对每个编译器进行测量，我不会在不测量哪个更快或更小的情况下进行预测。但除非它有所作为，否则我不会费心去测量；我会把 C++98 的兼容性、可预测性、甚至简洁性放在性能之前。当然，如果他的类中有 5000 个方法……那么，他需要重构类，并且可能编写代码生成器而不是依赖 cpp……

【参考方案4】：

您可以将 static 本地变量放在方法本身中，这看起来更简洁，因为这些变量在逻辑上没有连接到类，因此没有理由让它们成为成员。

此外，您可以使用宏来简化工作。我通常不建议使用宏，但这似乎是一个合适的用途：

#define DEFINE_COUNTER \
   static int noCalls = 0; \
   noCalls++;


void foo()

   DEFINE_COUNTER

【讨论】：

如果他这样做，他的打印功能将如何获取统计信息？

@abarnert 几个选项——全局的map 即被宏修改，调用函数以数字为参数...

如果宏修改了全局映射，那么函数局部静态是干什么用的？

@abarnert 这是一种不同的方法。没有足够的理由投反对票，但无论如何......

您给出的答案没有回答用户的问题。然后你说你可以添加一个确实有效的解决方案，这是真的，但在这种情况下，你的回答并没有增加任何东西，只是首先使用其他解决方案。

【参考方案5】：

使用实现观察者模式或方法调用拦截的库。您可以从this list 中选择一个，或使用Vitamin 之类的名称。