C언어는 개발자에게 메모리, 성능, 스택, 포인터 모든 걸 넘겨주기 때문에 버그와 성능 병목은 피할 수 없는 운명이다. 그래서 필자는 이번 글에서 디버깅 도구, 프로파일링 도구, 그리고 이 모든도구들이 어떻게 동작하고, 어떤식으로 사용해야 하는지 설명하도록 하겠다.
디버깅 이란?
디버깅은 프로그램이 왜 이렇게 동작하는지 직접 메모리와 제어 흐름을 관찰하고 조작하며 답을 찾는 과정이다.
디버깅 도구
GDB
gdb는 리눅스에서 가장 널리 사용되는 C 디버깅 도구이다.
컴파일시 디버깅 정보를 포함하여야 한다.
acc -a main.c -o main-g 옵션을 넣으면 심볼 정보와 소스코드 매핑 정보가 포함된다.
| 명령어 | 기능 |
|---|---|
| break | 중단점(breakpoint) 설정 |
| run | 실행 시작 |
| next | 한 줄씩 실행 |
| step | 함수 내부 진입 |
| 변수 값 출력 | |
| backtrace | 함수 호출 스택 출력 |
valgrind
valgrind는 메모리 오류를 탐지한다.
valarind --leak-check=full ./main다음과 같은 명령어를 사용하면 메모리 누수, 해제 후 사용, 초기화되지 않은 값 사용 등의 오류를 알 수 있다.
속도는 느리지만 치명적 메모리 오류는 대부분 잡아내기 때문에 사용하는것이 좋다.
AddressSanitizer(ASan)
ASan은 런타임에서 실시간을 오류를 탐지한다.
오버헤드는 있지만 valgrind보다 훨씬 빠르다.
버퍼 오버플로우, Use After Free, 스택/힙 경계 침범 등의 오류를 탐지하며 모던 C/C++ 에서는 필수이다.
프로파일링 이란?
프로파일링은 프로그램이 어디서 시간을 많이 쓰고 있는지, 어떤 함수가 병목인지를 측정하는 과정이다. 디버깅이 오류를 잡기 위한 것이였다면 프로파일링은 성능 최적화를 위한 도구이다.
gprof
gprof는 함수별 실행 시간을 분석한다.
gcc -pg main.c -o main
./main
gprof ./main gmon.out > analysis.txt해당 명령어를 사용하면 각 함수의 호출 횟수, 소요 시간 등을 분석 가능하다. 하지만 정확한 타이밍 보장이 어렵고, 재귀 함수나 멀티스레드 환경에 약하다.
]
perf
perf 성능 병목 탐지한다.
perf record ./main
perf reportrecord는 CPU 이벤트, 분기, 캐시 미스 등을 추적한다.
report는 샘플링 데이터 분석 결과이다.
perf는 아주 빠르고 시스템 전체를 분석할 수 있다.
오늘은 C언어 디버깅과 프로파일링에 대해서 알아보았다.
디버깅은 오류를 잡고, 프로파일링은 소프트웨어를 최적화 한다. 그럼 필자는 다음 글로 돌아오겠다.
