在使用 gperftools 的 heap profiler 分析 C++ 程序的内存使用情况时，您可以生成多个内存分配描述文件（heap profiles），这些文件记录了程序在特定时间点的内存分配状态。通过对比这些描述文件（即进行 “diff” 操作），可以发现在两个时间点之间的内存分配差异。
具体来说，pprof 工具可以用来查看和分析这些描述文件。通过 pprof 的 --text、--list 和其他命令行选项，可以输出具体的内存分配详情，包括具体的函数、调用栈以及分配的内存量等信息。
详细步骤
1. 启动内存分析
首先，在程序中启动 heap profiler。这通常通过设置环境变量 HEAPPROFILE 来实现，这个环境变量指定了描述文件的输出路径和前缀。
HEAPPROFILE=/tmp/my_program_heap
export HEAPPROFILE
./my_program # 运行你的程序
2. 生成内存描述文件
程序运行过程中，heap profiler 将定期生成内存描述文件（例如 my_program_heap.0001.heap、my_program_heap.0002.heap 等），每个文件都代表一个内存分配的快照。
3. 分析和对比描述文件
使用 pprof 工具来分析和对比这些文件。例如，要查看两个时间点之间的差异，可以使用以下命令：
pprof --text --base=my_program_heap.0001.heap my_program my_program_heap.0002.heap
4. 理解输出
pprof 的输出会列出内存分配的详细信息，包括增加或减少的内存分配。如果使用 --list=<function_name> 选项，可以看到某个特定函数内的详细内存分配情况。
原理
原理和操作的底层函数
拦截内存分配函数：
Heap profiler 通过覆盖标准的内存分配和释放函数来工作，如 malloc, free, new, delete 等。当程序调用这些函数时，它实际上是调用了 profiler 提供的替代版本。
记录内存活动：
每次内存分配或释放时，heap profiler 记录关键信息，包括分配的大小、时间戳和调用栈。这些数据被用来跟踪内存使用的历史和发展趋势。
生成堆描述文件：
分配的数据被定期写入到堆描述文件（heap profiles），这些文件反映了程序在特定时间点的内存使用情况。这些描述文件可以用于进一步的分析，如比较两个时间点的内存使用差异。
调用栈捕获：
为了提供内存分配的上下文信息，heap profiler 会捕获当前的调用栈。这通常通过使用 backtrace 或类似机制来实现，这允许 profiler 记录哪个函数请求了内存。
如何实现
在底层，gperftools 的 heap profiler 修改了程序的动态链接（通过 LD_PRELOAD 或其他机制），使得所有内存分配调用都被重定向到 profiler 自己的实现。这个实现中包括了额外的逻辑来记录和分析内存使用数据。这些记录的数据包括：
- 内存分配的大小和地址
- 分配和释放的时间戳
- 发生分配和释放时的调用栈
