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Tracy纳米级性能Profiler工具，手动插桩、可视化分析

Tracy是最近了解到的一个性能分析工具，有一些特性值得关注：开源免费、实时分析、纳秒级精度、跨平台支持（Linux、Win、Macos）、功能丰富CPU、MEM、GPU等、集成方便。

在C++开发中，包括游戏领域一帧一帧分析、推理中每次推理耗时分析、多个线程中关联同一个Context等。目前还在学习中，先简单介绍一下基础使用。

Tracy介绍

Tracy的功能很强大，下面的功能它都能干！

它的代码实现是Client和Server模式，TracyClient以代码的方式集成到了你的程序里面，即导入头文件，链接Tracy库，编译时使用TRACY_ENABLE激活。

然后Server端，也就是Profiler GUI可以搜索连接client，因此你可以跨机器，比如在你的MAC或者windows上观察跑着linux上的程序的性能数据。

GPU界面如图所示，Tracy工具作者对界面的响应进行了多个版本的优化，显示很流畅。

Tracy采用手动代码插桩的方式，可以观察到每个函数的耗时，观察内存申请和释放等功能。

Tracy集成使用例子

C++
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// main.cpp
#include <thread>
#include <unistd.h>

#include "tracy/Tracy.hpp"
#include "tracy/TracyC.h"

#include <iostream>
const char* fiber = "job1"; 
TracyCZoneCtx zone;


void Line(){
    ZoneScopedN("Line"); // 作用域宏
    for(int i = 0; i < 10; ++i){
        sleep(1);
        std::cout << "Line:"  << i << std::endl;
        TracyPlot("line", (int64_t)i); // 绘制图
    }
}

void Add(){
    ZoneScopedN("Add");
    sleep(1);
    std::cout << "Add:" << std::endl;
    Line();
}

void Sub(){
    ZoneScopedN("Sub");
    sleep(2);
    void *p = malloc(1024);
    TracyAllocN(p, 1024, "malloc_1024"); // profiler内存申请信息
    sleep(1);
    free(p);
    TracyFreeN(p, "malloc_1024"); // profiler内存释放信息
    std::cout << "Sub:" << std::endl;
}


int main()
{
    std::thread t1( [] {
        TracyFiberEnter( fiber );
        TracyCZone( ctx, 1 );
        zone = ctx;
        sleep( 1 );
        Add();
        TracyFiberLeave;
    });
    t1.join();

    std::thread t2( [] {
        TracyFiberEnter( fiber );
        sleep( 1 );
        Sub();
        TracyCZoneEnd( zone );
        TracyFiberLeave;
    });
    t2.join();
}

CMake集成Tracy，使用CPM.cmake工具从github仓库中获取源码，并编译。

Bash
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cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(hellocpp VERSION 0.1.0 LANGUAGES C CXX)

option(TRACY_ENABLE "Enable Tracy" ON)

add_definitions(-std=c++17)
if(TRACY_ENABLE)
    add_definitions(-DTRACY_ENABLE)
    add_definitions(-DTRACY_FIBERS)
    # add_definitions(-DTRACY_NO_EXIT=ON) // 尝试没有效果
    add_compile_options(-g -O3 -fno-omit-frame-pointer)
endif()

if(NOT TRACY_ENABLE)
    set(TRACY_OPTIONS "TRACY_STATIC ON")
endif()

include(cmake/CPM.cmake)

CPMAddPackage(
    NAME tracy
    GITHUB_REPOSITORY wolfpld/tracy
    GIT_TAG master
    OPTIONS ${TRACY_OPTIONS}
    EXCLUDE_FROM_ALL TRUE
)

include_directories(${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR})
message(status ${tracy_SOURCE_DIR})
add_executable(hellocpp main.cpp
)
target_link_libraries(hellocpp PRIVATE Tracy::TracyClient)
target_include_directories(hellocpp PRIVATE ${tracy_SOURCE_DIR}/public)
set(CMAKE_INSTALL_PREFIX ${PROJECT_SOURCE_DIR}/install_dir)

install(TARGETS ${PROJECT_NAME} 
    RUNTIME DESTINATION ins)

Tracy相关资料

  1. Tracy 的CMake使用，可以参考作者vv工具的使用

wolfpld/vv

  1. Tracy C++2023会议PPT

讲解了如何CMake集成Tracy Client，如何编译Mac、linux、windows三端的Tracy Profiler可视化界面，以及如何使用Tracy Profiler进行性能分析。

/Tracy_Profiler_2024

  1. hdk项目中这个头文件对Tracy的宏定义进行了二次定义：

hdk项目Tracy头文件, 原始TracyAlloc等宏定义使用的x,y,z标记参数，看着很不清晰，这个头文件将参数改成了更清晰的ptr,size,name。

C++
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// Memory tracing.
  171 #define utTraceAlloc(ptr,size)              TracyAlloc(ptr,size)
  172 #define utTraceFree(ptr)                    TracyFree(ptr)
  173 #define utTraceAllocN(ptr,size,name)        TracyAllocN(ptr,size,name)
  174 #define utTraceFreeN(ptr,name)              TracyFreeN(ptr,name)
  175 
  176 #define utTraceAllocS(ptr,size,depth)       TracyAllocS(ptr, size, depth)
  177 #define utTraceFreeS(ptr,depth)             TracyFreeS(ptr, depth)
  178 #define utTraceAllocNS(ptr,size,depth,name) TracyAllocNS(ptr, size, depth, name)
  179 #define utTraceFreeNS(ptr,depth,name)       TracyFreeNS(ptr, depth, name)
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感谢您的阅读！！！

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