Import of virgin gcc 4.0.0 distribution.
[dragonfly.git] / contrib / gcc-4.0 / gcc / doc / gcov.texi
1 @c Copyright (C) 1996, 1997, 1999, 2000, 2001,
2 @c 2002, 2003, 2004, 2005 Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GCC manual.
4 @c For copying conditions, see the file gcc.texi.
5
6 @ignore
7 @c man begin COPYRIGHT
8 Copyright @copyright{} 1996, 1997, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, 2005
9 Free Software Foundation, Inc.
10
11 Permission is granted to copy, distribute and/or modify this document
12 under the terms of the GNU Free Documentation License, Version 1.2 or
13 any later version published by the Free Software Foundation; with the
14 Invariant Sections being ``GNU General Public License'' and ``Funding
15 Free Software'', the Front-Cover texts being (a) (see below), and with
16 the Back-Cover Texts being (b) (see below).  A copy of the license is
17 included in the gfdl(7) man page.
18
19 (a) The FSF's Front-Cover Text is:
20
21      A GNU Manual
22
23 (b) The FSF's Back-Cover Text is:
24
25      You have freedom to copy and modify this GNU Manual, like GNU
26      software.  Copies published by the Free Software Foundation raise
27      funds for GNU development.
28 @c man end
29 @c Set file name and title for the man page.
30 @setfilename gcov
31 @settitle coverage testing tool
32 @end ignore
33
34 @node Gcov
35 @chapter @command{gcov}---a Test Coverage Program
36
37 @command{gcov} is a tool you can use in conjunction with GCC to
38 test code coverage in your programs.
39
40 @menu
41 * Gcov Intro::                  Introduction to gcov.
42 * Invoking Gcov::               How to use gcov.
43 * Gcov and Optimization::       Using gcov with GCC optimization.
44 * Gcov Data Files::             The files used by gcov.
45 @end menu
46
47 @node Gcov Intro
48 @section Introduction to @command{gcov}
49 @c man begin DESCRIPTION
50
51 @command{gcov} is a test coverage program.  Use it in concert with GCC
52 to analyze your programs to help create more efficient, faster running
53 code and to discover untested parts of your program.  You can use
54 @command{gcov} as a profiling tool to help discover where your
55 optimization efforts will best affect your code.  You can also use
56 @command{gcov} along with the other profiling tool, @command{gprof}, to
57 assess which parts of your code use the greatest amount of computing
58 time.
59
60 Profiling tools help you analyze your code's performance.  Using a
61 profiler such as @command{gcov} or @command{gprof}, you can find out some
62 basic performance statistics, such as:
63
64 @itemize @bullet
65 @item
66 how often each line of code executes
67
68 @item
69 what lines of code are actually executed
70
71 @item
72 how much computing time each section of code uses
73 @end itemize
74
75 Once you know these things about how your code works when compiled, you
76 can look at each module to see which modules should be optimized.
77 @command{gcov} helps you determine where to work on optimization.
78
79 Software developers also use coverage testing in concert with
80 testsuites, to make sure software is actually good enough for a release.
81 Testsuites can verify that a program works as expected; a coverage
82 program tests to see how much of the program is exercised by the
83 testsuite.  Developers can then determine what kinds of test cases need
84 to be added to the testsuites to create both better testing and a better
85 final product.
86
87 You should compile your code without optimization if you plan to use
88 @command{gcov} because the optimization, by combining some lines of code
89 into one function, may not give you as much information as you need to
90 look for `hot spots' where the code is using a great deal of computer
91 time.  Likewise, because @command{gcov} accumulates statistics by line (at
92 the lowest resolution), it works best with a programming style that
93 places only one statement on each line.  If you use complicated macros
94 that expand to loops or to other control structures, the statistics are
95 less helpful---they only report on the line where the macro call
96 appears.  If your complex macros behave like functions, you can replace
97 them with inline functions to solve this problem.
98
99 @command{gcov} creates a logfile called @file{@var{sourcefile}.gcov} which
100 indicates how many times each line of a source file @file{@var{sourcefile}.c}
101 has executed.  You can use these logfiles along with @command{gprof} to aid
102 in fine-tuning the performance of your programs.  @command{gprof} gives
103 timing information you can use along with the information you get from
104 @command{gcov}.
105
106 @command{gcov} works only on code compiled with GCC@.  It is not
107 compatible with any other profiling or test coverage mechanism.
108
109 @c man end
110
111 @node Invoking Gcov
112 @section Invoking gcov
113
114 @smallexample
115 gcov @r{[}@var{options}@r{]} @var{sourcefile}
116 @end smallexample
117
118 @command{gcov} accepts the following options:
119
120 @ignore
121 @c man begin SYNOPSIS
122 gcov [@option{-v}|@option{--version}] [@option{-h}|@option{--help}]
123      [@option{-a}|@option{--all-blocks}]
124      [@option{-b}|@option{--branch-probabilities}]
125      [@option{-c}|@option{--branch-counts}]
126      [@option{-n}|@option{--no-output}]
127      [@option{-l}|@option{--long-file-names}]
128      [@option{-p}|@option{--preserve-paths}]
129      [@option{-f}|@option{--function-summaries}]
130      [@option{-o}|@option{--object-directory} @var{directory|file}] @var{sourcefile}
131      [@option{-u}|@option{--unconditional-branches}]
132 @c man end
133 @c man begin SEEALSO
134 gpl(7), gfdl(7), fsf-funding(7), gcc(1) and the Info entry for @file{gcc}.
135 @c man end
136 @end ignore
137
138 @c man begin OPTIONS
139 @table @gcctabopt
140 @item -h
141 @itemx --help
142 Display help about using @command{gcov} (on the standard output), and
143 exit without doing any further processing.
144
145 @item -v
146 @itemx --version
147 Display the @command{gcov} version number (on the standard output),
148 and exit without doing any further processing.
149
150 @item -a
151 @itemx --all-blocks
152 Write individual execution counts for every basic block.  Normally gcov
153 outputs execution counts only for the main blocks of a line.  With this
154 option you can determine if blocks within a single line are not being
155 executed.
156
157 @item -b
158 @itemx --branch-probabilities
159 Write branch frequencies to the output file, and write branch summary
160 info to the standard output.  This option allows you to see how often
161 each branch in your program was taken.  Unconditional branches will not
162 be shown, unless the @option{-u} option is given.
163
164 @item -c
165 @itemx --branch-counts
166 Write branch frequencies as the number of branches taken, rather than
167 the percentage of branches taken.
168
169 @item -n
170 @itemx --no-output
171 Do not create the @command{gcov} output file.
172
173 @item -l
174 @itemx --long-file-names
175 Create long file names for included source files.  For example, if the
176 header file @file{x.h} contains code, and was included in the file
177 @file{a.c}, then running @command{gcov} on the file @file{a.c} will produce
178 an output file called @file{a.c##x.h.gcov} instead of @file{x.h.gcov}.
179 This can be useful if @file{x.h} is included in multiple source
180 files.  If you use the @samp{-p} option, both the including and
181 included file names will be complete path names.
182
183 @item -p
184 @itemx --preserve-paths
185 Preserve complete path information in the names of generated
186 @file{.gcov} files.  Without this option, just the filename component is
187 used.  With this option, all directories are used, with @samp{/} characters
188 translated to @samp{#} characters, @file{.} directory components
189 removed and @file{..}
190 components renamed to @samp{^}.  This is useful if sourcefiles are in several
191 different directories.  It also affects the @samp{-l} option.
192
193 @item -f
194 @itemx --function-summaries
195 Output summaries for each function in addition to the file level summary.
196
197 @item -o @var{directory|file}
198 @itemx --object-directory @var{directory}
199 @itemx --object-file @var{file}
200 Specify either the directory containing the gcov data files, or the
201 object path name.  The @file{.gcno}, and
202 @file{.gcda} data files are searched for using this option.  If a directory
203 is specified, the data files are in that directory and named after the
204 source file name, without its extension.  If a file is specified here,
205 the data files are named after that file, without its extension.  If this
206 option is not supplied, it defaults to the current directory.
207
208 @item -u
209 @itemx --unconditional-branches
210 When branch probabilities are given, include those of unconditional branches.
211 Unconditional branches are normally not interesting.
212
213 @end table
214
215 @command{gcov} should be run with the current directory the same as that
216 when you invoked the compiler.  Otherwise it will not be able to locate
217 the source files.  @command{gcov} produces files called
218 @file{@var{mangledname}.gcov} in the current directory.  These contain
219 the coverage information of the source file they correspond to.
220 One @file{.gcov} file is produced for each source file containing code,
221 which was compiled to produce the data files.  The @var{mangledname} part
222 of the output file name is usually simply the source file name, but can
223 be something more complicated if the @samp{-l} or @samp{-p} options are
224 given.  Refer to those options for details.
225
226 The @file{.gcov} files contain the @samp{:} separated fields along with
227 program source code.  The format is
228
229 @smallexample
230 @var{execution_count}:@var{line_number}:@var{source line text}
231 @end smallexample
232
233 Additional block information may succeed each line, when requested by
234 command line option.  The @var{execution_count} is @samp{-} for lines
235 containing no code and @samp{#####} for lines which were never executed.
236 Some lines of information at the start have @var{line_number} of zero.
237
238 The preamble lines are of the form
239
240 @smallexample
241 -:0:@var{tag}:@var{value}
242 @end smallexample
243
244 The ordering and number of these preamble lines will be augmented as
245 @command{gcov} development progresses --- do not rely on them remaining
246 unchanged.  Use @var{tag} to locate a particular preamble line.
247
248 The additional block information is of the form
249
250 @smallexample
251 @var{tag} @var{information}
252 @end smallexample
253
254 The @var{information} is human readable, but designed to be simple
255 enough for machine parsing too.
256
257 When printing percentages, 0% and 100% are only printed when the values
258 are @emph{exactly} 0% and 100% respectively.  Other values which would
259 conventionally be rounded to 0% or 100% are instead printed as the
260 nearest non-boundary value.
261
262 When using @command{gcov}, you must first compile your program with two
263 special GCC options: @samp{-fprofile-arcs -ftest-coverage}.
264 This tells the compiler to generate additional information needed by
265 gcov (basically a flow graph of the program) and also includes
266 additional code in the object files for generating the extra profiling
267 information needed by gcov.  These additional files are placed in the
268 directory where the object file is located.
269
270 Running the program will cause profile output to be generated.  For each
271 source file compiled with @option{-fprofile-arcs}, an accompanying
272 @file{.gcda} file will be placed in the object file directory.
273
274 Running @command{gcov} with your program's source file names as arguments
275 will now produce a listing of the code along with frequency of execution
276 for each line.  For example, if your program is called @file{tmp.c}, this
277 is what you see when you use the basic @command{gcov} facility:
278
279 @smallexample
280 $ gcc -fprofile-arcs -ftest-coverage tmp.c
281 $ a.out
282 $ gcov tmp.c
283 90.00% of 10 source lines executed in file tmp.c
284 Creating tmp.c.gcov.
285 @end smallexample
286
287 The file @file{tmp.c.gcov} contains output from @command{gcov}.
288 Here is a sample:
289
290 @smallexample
291         -:    0:Source:tmp.c
292         -:    0:Graph:tmp.gcno
293         -:    0:Data:tmp.gcda
294         -:    0:Runs:1
295         -:    0:Programs:1
296         -:    1:#include <stdio.h>
297         -:    2:
298         -:    3:int main (void)
299         1:    4:@{
300         1:    5:  int i, total;
301         -:    6:
302         1:    7:  total = 0;
303         -:    8:
304        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
305        10:   10:    total += i;
306         -:   11:
307         1:   12:  if (total != 45)
308     #####:   13:    printf ("Failure\n");
309         -:   14:  else
310         1:   15:    printf ("Success\n");
311         1:   16:  return 0;
312         -:   17:@}
313 @end smallexample
314
315 When you use the @option{-a} option, you will get individual block
316 counts, and the output looks like this:
317
318 @smallexample
319         -:    0:Source:tmp.c
320         -:    0:Graph:tmp.gcno
321         -:    0:Data:tmp.gcda
322         -:    0:Runs:1
323         -:    0:Programs:1
324         -:    1:#include <stdio.h>
325         -:    2:
326         -:    3:int main (void)
327         1:    4:@{
328         1:    4-block  0
329         1:    5:  int i, total;
330         -:    6:
331         1:    7:  total = 0;
332         -:    8:
333        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
334        11:    9-block  0
335        10:   10:    total += i;
336        10:   10-block  0
337         -:   11:
338         1:   12:  if (total != 45)
339         1:   12-block  0
340     #####:   13:    printf ("Failure\n");
341     $$$$$:   13-block  0
342         -:   14:  else
343         1:   15:    printf ("Success\n");
344         1:   15-block  0
345         1:   16:  return 0;
346         1:   16-block  0
347         -:   17:@}
348 @end smallexample
349
350 In this mode, each basic block is only shown on one line -- the last
351 line of the block.  A multi-line block will only contribute to the
352 execution count of that last line, and other lines will not be shown
353 to contain code, unless previous blocks end on those lines.
354 The total execution count of a line is shown and subsequent lines show
355 the execution counts for individual blocks that end on that line.  After each
356 block, the branch and call counts of the block will be shown, if the
357 @option{-b} option is given.
358
359 Because of the way GCC instruments calls, a call count can be shown
360 after a line with no individual blocks.
361 As you can see, line 13 contains a basic block that was not executed.
362
363 @need 450
364 When you use the @option{-b} option, your output looks like this:
365
366 @smallexample
367 $ gcov -b tmp.c
368 90.00% of 10 source lines executed in file tmp.c
369 80.00% of 5 branches executed in file tmp.c
370 80.00% of 5 branches taken at least once in file tmp.c
371 50.00% of 2 calls executed in file tmp.c
372 Creating tmp.c.gcov.
373 @end smallexample
374
375 Here is a sample of a resulting @file{tmp.c.gcov} file:
376
377 @smallexample
378         -:    0:Source:tmp.c
379         -:    0:Graph:tmp.gcno
380         -:    0:Data:tmp.gcda
381         -:    0:Runs:1
382         -:    0:Programs:1
383         -:    1:#include <stdio.h>
384         -:    2:
385         -:    3:int main (void)
386 function main called 1 returned 1 blocks executed 75%
387         1:    4:@{
388         1:    5:  int i, total;
389         -:    6:
390         1:    7:  total = 0;
391         -:    8:
392        11:    9:  for (i = 0; i < 10; i++)
393 branch  0 taken 91% (fallthrough)
394 branch  1 taken 9%
395        10:   10:    total += i;
396         -:   11:
397         1:   12:  if (total != 45)
398 branch  0 taken 0% (fallthrough)
399 branch  1 taken 100%
400     #####:   13:    printf ("Failure\n");
401 call    0 never executed
402         -:   14:  else
403         1:   15:    printf ("Success\n");
404 call    0 called 1 returned 100%
405         1:   16:  return 0;
406         -:   17:@}
407 @end smallexample
408
409 For each function, a line is printed showing how many times the function
410 is called, how many times it returns and what percentage of the
411 function's blocks were executed.
412
413 For each basic block, a line is printed after the last line of the basic
414 block describing the branch or call that ends the basic block.  There can
415 be multiple branches and calls listed for a single source line if there
416 are multiple basic blocks that end on that line.  In this case, the
417 branches and calls are each given a number.  There is no simple way to map
418 these branches and calls back to source constructs.  In general, though,
419 the lowest numbered branch or call will correspond to the leftmost construct
420 on the source line.
421
422 For a branch, if it was executed at least once, then a percentage
423 indicating the number of times the branch was taken divided by the
424 number of times the branch was executed will be printed.  Otherwise, the
425 message ``never executed'' is printed.
426
427 For a call, if it was executed at least once, then a percentage
428 indicating the number of times the call returned divided by the number
429 of times the call was executed will be printed.  This will usually be
430 100%, but may be less for functions call @code{exit} or @code{longjmp},
431 and thus may not return every time they are called.
432
433 The execution counts are cumulative.  If the example program were
434 executed again without removing the @file{.gcda} file, the count for the
435 number of times each line in the source was executed would be added to
436 the results of the previous run(s).  This is potentially useful in
437 several ways.  For example, it could be used to accumulate data over a
438 number of program runs as part of a test verification suite, or to
439 provide more accurate long-term information over a large number of
440 program runs.
441
442 The data in the @file{.gcda} files is saved immediately before the program
443 exits.  For each source file compiled with @option{-fprofile-arcs}, the
444 profiling code first attempts to read in an existing @file{.gcda} file; if
445 the file doesn't match the executable (differing number of basic block
446 counts) it will ignore the contents of the file.  It then adds in the
447 new execution counts and finally writes the data to the file.
448
449 @node Gcov and Optimization
450 @section Using @command{gcov} with GCC Optimization
451
452 If you plan to use @command{gcov} to help optimize your code, you must
453 first compile your program with two special GCC options:
454 @samp{-fprofile-arcs -ftest-coverage}.  Aside from that, you can use any
455 other GCC options; but if you want to prove that every single line
456 in your program was executed, you should not compile with optimization
457 at the same time.  On some machines the optimizer can eliminate some
458 simple code lines by combining them with other lines.  For example, code
459 like this:
460
461 @smallexample
462 if (a != b)
463   c = 1;
464 else
465   c = 0;
466 @end smallexample
467
468 @noindent
469 can be compiled into one instruction on some machines.  In this case,
470 there is no way for @command{gcov} to calculate separate execution counts
471 for each line because there isn't separate code for each line.  Hence
472 the @command{gcov} output looks like this if you compiled the program with
473 optimization:
474
475 @smallexample
476       100:   12:if (a != b)
477       100:   13:  c = 1;
478       100:   14:else
479       100:   15:  c = 0;
480 @end smallexample
481
482 The output shows that this block of code, combined by optimization,
483 executed 100 times.  In one sense this result is correct, because there
484 was only one instruction representing all four of these lines.  However,
485 the output does not indicate how many times the result was 0 and how
486 many times the result was 1.
487
488 Inlineable functions can create unexpected line counts.  Line counts are
489 shown for the source code of the inlineable function, but what is shown
490 depends on where the function is inlined, or if it is not inlined at all.
491
492 If the function is not inlined, the compiler must emit an out of line
493 copy of the function, in any object file that needs it.  If
494 @file{fileA.o} and @file{fileB.o} both contain out of line bodies of a
495 particular inlineable function, they will also both contain coverage
496 counts for that function.  When @file{fileA.o} and @file{fileB.o} are
497 linked together, the linker will, on many systems, select one of those
498 out of line bodies for all calls to that function, and remove or ignore
499 the other.  Unfortunately, it will not remove the coverage counters for
500 the unused function body.  Hence when instrumented, all but one use of
501 that function will show zero counts.
502
503 If the function is inlined in several places, the block structure in
504 each location might not be the same.  For instance, a condition might
505 now be calculable at compile time in some instances.  Because the
506 coverage of all the uses of the inline function will be shown for the
507 same source lines, the line counts themselves might seem inconsistent.
508
509 @c man end
510
511 @node Gcov Data Files
512 @section Brief description of @command{gcov} data files
513
514 @command{gcov} uses two files for profiling.  The names of these files
515 are derived from the original @emph{object} file by substituting the
516 file suffix with either @file{.gcno}, or @file{.gcda}.  All of these files
517 are placed in the same directory as the object file, and contain data
518 stored in a platform-independent format.
519
520 The @file{.gcno} file is generated when the source file is compiled with
521 the GCC @option{-ftest-coverage} option.  It contains information to
522 reconstruct the basic block graphs and assign source line numbers to
523 blocks.
524
525 The @file{.gcda} file is generated when a program containing object files
526 built with the GCC @option{-fprofile-arcs} option is executed.  A
527 separate @file{.gcda} file is created for each object file compiled with
528 this option.  It contains arc transition counts, and some summary
529 information.
530
531 The full details of the file format is specified in @file{gcov-io.h},
532 and functions provided in that header file should be used to access the
533 coverage files.