内存布局分析工具pahole的安装和使用

本文相关测试的机器环境：

Linux user-GA-IMB410TN 5.15.0-122-generic #132~20.04.1-Ubuntu SMP Fri Aug 30 15:50:07 UTC 2024 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

gcc版本：

gcc (Ubuntu 11.4.0-2ubuntu1~20.04) 11.4.0

简介

pahole可以用来查看C/C++编译后的程序中数据结构的内存布局。这个工具属于dwarves软件包中的一部分，它通过分析DWARF调试信息来显示每个数据结构的大小、对齐、和字段间的填充（padding）。这对于优化数据结构的内存使用和访问性能非常有帮助。

安装

方法一：包管理器

pahole工具是dwarves软件包的一部分，若对版本无特殊需求，直接使用包管理器安装即可：

apt-get install dwarves

方法二：源码编译安装

若需要安装pahole指定版本，请访问官方网站 ，解压后查看README文件进行安装

使用

示例代码

// file: example.cpp
struct S
{
    unsigned int a : 5;  // 第一个位域，位宽为5
    unsigned int b : 17; // 第二个位域，位宽为17
    unsigned int c : 28; // 第三个位域，位宽为28
    unsigned int d : 31; // 第四个位域，位宽为31
};

int main()
{
    S s;
    return 0;
}

使用过程

①编译待测试的代码
编译时使用-g参数生成DWARF调试信息

g++ -g -o example example.cpp

②查看内存布局
编译完成后，使用pahole查看程序中数据结构的内存布局：

# 查看所有结构体的内存布局
pahole example
# 查看指定结构体(S)的内存布局
pahole -C S example

示例代码中S的内存布局如下：

struct S {
        unsigned int               a:5;                  /*     0: 0  4 */
        unsigned int               b:17;                 /*     0: 5  4 */

        /* XXX 10 bits hole, try to pack */

        /* Force alignment to the next boundary: */
        unsigned int               :0;

        unsigned int               c:28;                 /*     4: 0  4 */

        /* XXX 4 bits hole, try to pack */

        /* Force alignment to the next boundary: */
        unsigned int               :0;

        unsigned int               d:31;                 /*     8: 0  4 */

        /* size: 12, cachelines: 1, members: 4 */
        /* sum bitfield members: 81 bits, bit holes: 2, sum bit holes: 14 bits */
        /* bit_padding: 1 bits */
        /* last cacheline: 12 bytes */
};