... para pessoas que n

1
... para pessoas que não sabem c

• Alexandre Suaide
• aula 2

2
O lego
3
Organização das aulas

• Aula 1
• Comandos (realmente) básicos do ROOT
• Um pouco de c para usuários de ROOT
• Criando objetos simples (histogramas, gráficos,
  etc)
• Manuseando gráficos e histogramas.
• A interface gráfica
• Funções e ajustes de gráficos
• Aula 2
• Macros
• Inovando sem perder a classe.
• Análise de dados no Pelletron
• ScanRoot e PelTools
• Debug, memory leaks e administrando objetos

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Macros no ROOT

• O que é um macro?
• Conjunto de comandos (como um programa) gravados
  em um arquivo.
• Em geral é interpretado, mas pode-se compilar
• O processo de compilação exige que o macro esteja
  consistente com o c standard
• Como ler e executar
• .L carrega um macro na memória
• .x carrega e executa a função do macro cujo
  nome seja o mesmo do macro
• Ex .x teste.C
• Carrega o macro teste.C e executa a função teste()

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Exemplos simples
hello.C

• Para executar
• Método 1
• Método 2

void hello() cout ltlt"Hello world"ltltendl
root.exe 0 .L hello.C root.exe 1 hello()
root.exe 0 .x hello.C

• Passando parâmetros
• Método 1
• Método 2

root.exe 0 .L hist.C root.exe 1 hist(20,3)
root.exe 0 .x hist.C(20,3)
hist.C
void hist(float mean, float RMS) TH1F h
new TH1F("h","teste",50,mean-4RMS, mean4RMS)
for(int i 0ilt2000i) h-gtFill(gRandom-gtGaus(m
ean,RMS)) h-gtDraw()
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Compilando macros... Tornando a execução mais
rápida

• Compilar macros torna a execução 10-1000 vezes
  mais rápida
• Para compilar um macro, digite, no prompt do
  linux

compileMacro macro.C

• Esse comando só está disponível no PelTools
• O macro compilado gera uma biblioteca
  compartilhada (.so)
• Para carregar a biblioteca digite, no ROOT

gSystem é uma variável de ambiente do ROOT
(classe TSystem)
root.exe 0 gSystem-gtLoad(macro.so)

• Ex macro hist.C

compileMacro hist.C root root.exe 0
gSystem-gtLoad(hist.so) root.exe 1 hist(20,3)
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Alguns cuidados na hora de compilar macros

• O processo de compilação utiliza um compilador
  padrão c
• Cuidado com a sintaxe. Em geral, o ROOT é muito
  tolerante com a sintaxe em c. Macros
  interpretados rodam sem problemas mas na hora de
  compilar a estória é outra
• O compilador não sabe sobre as definições do ROOT
• Deve-se incluir explicitamente as definições de
  classes do ROOT (include)
• O macro hist.C ficaria assim

include TRandom.h include TH1.h void
hist(float mean, float RMS) TH1F h new
TH1F("h","teste",50,mean-4RMS, mean4RMS)
for(int i 0ilt2000i) h-gtFill(gRandom-gtGaus(me
an,RMS)) h-gtDraw()
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Criando sem perder a classe

• O ROOT oferece a possibilidade de criar as suas
  próprias classes
• Utilize o mesmo padrão de programação em c
• Porém o ROOT oferece algumas vantagens
• Integração completa com o framework do ROOT
• Criação de dicionários para utilizar o prompt de
  comando, incluindo a tecla TAB para completar
  comandos
• Gerenciamento de IO.
• Pode-se gravar objetos de classes criadas pelo
  usuário em arquivos root
• Atualização de versões.
• O ROOT gerencia automaticamente a evolução das
  classes que são criadas.
• Para usar essas benfeitorias deve-se seguir
  algumas regras

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Regras para criação de classes(necessárias
somente se você quiser integração total com o
ROOT)

• Classes devem ser derivadas do TObject ou TNamed
  (ou de outras classes derivadas delas)
• Isso inclui automaticamente métodos de IO, como
  Write(), Get(), etc...
• Utilizar os macros ClassDef e ClassImp na
  definição da classe
• Esses macros são essenciais na geração do
  dicionário e também no gerenciamento de versões
• O dicionário faz com que possa-se utilizar o
  prompt de comandos para manusear objetos
  definidos a partir de novas classes
• O gerenciamento de versões faz com que possa-se
  ler objetos de arquivos root criados a partir de
  definições antigas de novas classes.
• Ex cria-se uma classe para cuidar de um
  telescópio E-DE. Faz-se algumas análises e
  grava-se alguns objetos em um arquivo. Após um
  tempo, muda-se a estrutura dessa classe para
  torná-la melhor. O gerenciamento de versões faz
  com que consiga-se ler os objetos definidos com a
  versão antiga da classe.

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Exemplo
TTeste.h
include "TObject.h" class TTeste public
TObject public TTeste()
virtual TTeste() ClassDef(TTeste,1)
TTeste.cxx
include "TTeste.h" include ltiostreamgt using
namespace std ClassImp(TTeste) TTesteTTeste()
cout ltlt"Esse é o construtor"ltltendl TTeste
TTeste() cout ltlt"Esse é o
destrutor"ltltendl
Versão da classe
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Compilando classes

• Classes podem ser lidas do mesmo jeito que
  macros, porém compilar é muito mais eficiente
• Compilar classes no ROOT é algo que exige uns 3-4
  comandos no prompt do Linux
• Compilar os arquivos propriamente ditos
• Gerar o dicionário com o comando rootcint
• Linkar o dicionário compilado com os outros
  arquivos compilados e gerar uma biblioteca
  compartilhada (.so)
• Assim, para facilitar a vida, existe o comando
  compile (somente no PelTools)
• Macro que compila todos os .cxx em um diretório,
  gera os dicionários, compila tudo e cria um
  arquivo .so

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Algumas regras para o comando compile

• Todos os arquivos devem estar em um único
  diretório
• Os headers devem ter extensão .h e os códigos,
  .cxx
• Cada classe deve ser definida em um arquivo .h
  cujo nome deve ser o mesmo da classe (facilita
  geração do dicionário)
• Ex a classe TTeste deve ser definida no arquivo
  TTeste.h
• Uso
• cd para o diretório onde estão as classes
• Digite compile nome do arquivo .so

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ScanRoot e PelTools

• ScanRoot
• Versão modificada do ROOT que inclui bibliotecas
  e métodos para análise dos dados tomados no
  Pelletron
• Agrupa as funções do SCAN DAMM
• Abre e lê arquivo de dados brutos (.FIL)
• Preenche histogramas a partir dos dados, etc
• PelTools
• Classe definida com algumas funções básicas para
  análise de dados no Pelletron, como traçar
  bananas, projeções, ajustes de picos etc.
• Setup
• Inclua no seu arquivo de login
• source /mnt/software/setup

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Idéia por trás do ScanRoot

• Os dados são adquiridos no Pelletron e gravados
  em um formato especial (.FIL)
• Bastante compacto
• Informação de cada evento separadamente
• Os dados devem ser processados para gerar os
  histogramas ou qualquer outra figura
• Aqui entra o ScanRoot
• ScanRoot em 4 etapas
• Abrir um arquivo de dados (.FIL)
• Abrir uma biblioteca com as funções que
  processarão os eventos
• Processar os eventos
• Gravar os resultados

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ScanRoot


S c a n R o o t v 2.0
(c)
2003-2004 A. A. P. Suaide

Running ScanRoot. type
scanroot -help for options type menu() to open
the ScanRoot Menu ScanRoot 0gt

• Iniciando o programa.
• Digite
• Para um help, digite

scanroot
scanroot -h


S c a n R o o t v 2.0
(c)
2003-2004 A. A. P. Suaide

usage spmroot -hhelp
-ddebug -ttools file1 file2 ... -h or
-help displays this message -d or -debug
turns on debug mode and display event by event
information -n or -nogui does not open the
ScanRoot Menu file1, file2,... open root files
and display the browser
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A interface gráfica

• Como processar um arquivo .FIL
• Clique em Open .FIL e selecione o arquivo
• Clique em Load Histograms e selecione a
  biblioteca com as definições dos histogramas
• Clique em GO
• Clique em Save Histograms para salvar os
  histogramas gerados
• Para abrir a janela de análise, clique em
  PelTools Menu

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Além da interface gráfica, há comandos para o
prompt

• Comandos básicos
• hac(filename)
• Carrega arquivo de definição de histogramas
• openInput(filename)
• Abre o .FIL
• openOutput(filename,outNumber)
• Abre um novo arquivo FIL para gravação
• loadL2(filename)
• Carrega definição de trigger de software
• saveHist(filename)
• Grava arquivo de histogramas
• go(N)
• Processa N eventos (N0 processa o arquivo
  inteiro)
• tools()
• Abre a janela de PelTools
• help()

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Analisando dados

• Usando o prompt de comando (RootCint)
• Alta flexibilidade
• Interpretador c/ROOT
• Usando o PelTools
• Pequena interface gráfica que auxilia, dentre
  outras coisas
• Criação de bananas (TCutG)
• Projeção de histogramas
• Ajustes de picos, etc
• Ajuste bastante rudimentar (precisa
  desenvolvimento)

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Como fazer histogramas

• Pequena rotina em c
• Todo o poder do c e do ROOT disponíveis
• Não precisa compilar
• O ScanRoot compila sozinho
• Mesmo programa pode ser usado para aquisição de
  dados (SPMRoot)
• Header
• Incluir bibliotecas básicas
• Definir variáveis globais
• 4 funções (2 obrigatórias)
• bookHistograms()
• fillHistograms()
• init()
• finish()

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Mantendo a memória em ordem

• Objetos criados no heap (comando new) só são
  deletados quando explicitamente requisitados
• Isso gera um problema de gerenciamento de memória
• Considere o seguinte exemplo

void hist() TH1F h new TH1F("h","teste",50,
0,10) root.exe 0 for(int i0ilt10i)
hist()
Vários objetos são criados com o mesmo nome, além
disso, os ponteiros são perdidos. Perdeu-se o
acesso àquele objeto mas a memória continua
alocada
MEMORY LEAK
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Algumas ferramentas no auxílio de gerenciamento

• O ROOT possui alguma classes para ajudar no
  gerenciamento do sistema como um todo
• TROOT
• Ponto de entrada do ROOT. Permite acesso a cada
  objeto criado dentro do ROOT, além de outras
  informações do sistema (variável global gROOT)
• TSystem
• Define a interface básica com o sistema
  operacional (variável global gSystem)
• TMemStat
• Auxilia na monitoração do uso de memória
• TBenchmark
• Auxilia na medida de tempo (total e CPU) de
  processamento de um certo processo

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Procurando objetos na memória (gROOT)

• O ROOT mantém uma lista de objetos criados na
  memória. Essa lista é indexada pelo nome do
  objeto.
• TROOTFindObject(char name)
• Retorna o ponteiro para o objeto cujo nome é
  name
• Resolve somente casos onde o endereço (ponteiro)
  do objeto foi perdido. Objetos criados com o
  mesmo nome são perdidos, a menos que se tome o
  cuidado de guardar os ponteiros dos mesmos

root.exe 0 TH1F h gROOT-gtFindObject(h)

• TROOTls()
• Lista o conteúdo da memória do ROOT

root.exe 0 gROOT-gtls() TROOT Rint
The ROOT of EVERYTHING OBJ TH1F h
teste 0 at 0x8d4ca20
23
TMemStat

• TMemStat fornece informação sobre o uso de
  memória no ROOT
• TMemStatPrintMem()
• Fornece a quantidade de memória sendo usada e
  quanto essa memória cresceu/diminuiu desde a
  última solicitação

root.exe 60 TMemStat m root.exe 61
m.PrintMem("") TMemStat total
41.175781 heap 15.332096 ( 0.102976) root.exe
62 for (int i0ilt10000i) hist() Warning in
ltTH1Buildgt Replacing existing histogram h
(Potential memory leak). Warning in ltTH1Buildgt
Replacing existing histogram h (Potential memory
leak). ... Warning in ltTH1Buildgt Replacing
existing histogram h (Potential memory
leak). root.exe 64 m.PrintMem("") TMemStat
total 51.562500 heap 26.420584
(10.080040)
Essa mensagem aparece porque tenta-se criar
vários objetos com o mesmo nome.
24
TBenchmark

• TBenchmark é um relógio para medir o desempenho
  de execução do código
• Vários métodos
• Start() Inicia relógio
• Stop() Para relógio
• GetRealTime() Fornece tempo real de execução
• GetCpuTime() Fornece tempo de cpu

root.exe 67 TBenchmark b root.exe 68
b.Start("") for(int i0ilt1000i) hist()
b.Stop("") Warning in ltTH1Buildgt Replacing
existing histogram h (Potential memory
leak). ... Warning in ltTH1Buildgt Replacing
existing histogram h (Potential memory
leak). root.exe 69 b.GetRealTime("") (Float_t)1.
09000003337860107e00 root.exe 70
b.GetCpuTime("") (Float_t)4.69999998807907104e-01
25
Como resolver o nosso problema de memory leak

• Duas situações diferentes
• Eu só quero 1 histograma por vez na memória
• Tenho que destruir o velho antes de criar o novo
• Nesse caso, costuma-se dizer que o objeto
  pertence à função pois a função decide se o
  objeto continua vivendo ou não
• Eu realmente necessito de vários histogramas na
  memória
• Ou eu ponho nomes diferentes para cada
  histograma...
• ...ou eu mantenho os ponteiros de cada histograma
  construído com o mesmo nome
• Nesse caso, costuma-se dizer que o objeto não
  pertence à função pois ela não controla a vida do
  mesmo

26
Caso 1 Eu só quero 1 histograma por vez

• Usar o ROOT para verificar se o objeto já existe
  na memória e deletá-lo, caso necessário

void hist() TH1F h gROOT-gtFindObject("h")
if (h) delete h h new TH1F("h","teste",50,
0,10)
Esse procedimento é lento pois, a cada chamada da
função, a mesma precisa procurar pelo objeto.
Porém, é seguro.
root.exe 1 TMemStat m root.exe 2
m.PrintMem("") TMemStat total
35.445312 heap 10.857408 (10.857408) root.exe
3 for(int i 0ilt10000i) hist() root.exe 4
m.PrintMem("") TMemStat total
35.445312 heap 10.857464 ( 0.000056)
Não foi alocada memória adicional
27
Caso 2 o usuário controla o número de histogramas

• Vamos fazer direito
• Cada objeto possui um nome distinto
• A função retorna um ponteiro do objeto criado

TH1F hist(int index) TString nome "hist"
nomeindex // cria um histograma cujo nome é
histxxxx TH1F h new TH1F(nome,nome,50,0,10)
return h // retorna o ponteiro do objeto recem
criado
Houve aumento da memória utilizada...
...mas o usuário tem controle sobre ela
root.exe 1 TH1F hist10000 root.exe 2
TMemStat m root.exe 3 m.PrintMem("") TMemStat
total 35.144531 heap 10.863632
(10.863632) root.exe 4 for(int i
0ilt10000i) histi hist(i) root.exe 5
m.PrintMem("") TMemStat total
46.007812 heap 22.093968 (11.230336)
root.exe 6 for(int i 0ilt10000i) delete
histi root.exe 7 m.PrintMem("") TMemStat
total 46.007812 heap 10.920744
(-11.173224)
28
Quando gerenciamento de memória é importante

• Do ponto de vista do programador
• Sempre
• Do ponto de vista do cientista
• Quando não fazer gerenciamento causar problema

Na prática, deve-se tomar cuidado com a memória.
Quando um trabalho for feito de tal forma que
cria-se algumas centenas ou milhares de objetos,
dependendo do tamanho de cada um, pode-se,
facilmente, alocar praticamente toda a
memória disponível, o que pode acarretar no
término do programa por falta de memória ou na
completa degradação da performance devido ao fato
do computador começar a fazer swap em
disco. Programinhas onde somente são criados
alguns objetos, apesar de não ser
elegante, pode-se viver com um pequeno vazamento
de memória.
29
Como conseguir mais informação

• Site do ROOT
• http//root.cern.ch
• Documentação das classes
• http//root.cern.ch/root/Reference.html
• Alguns documentos interessantes (root, c)
• Incluindo essas aulas
• http//dfn.if.usp.br/suaide/pelletron/links.htm
• Download ROOT (scanroot e PelTools)
• http//dfn.if.usp.br/suaide/pelletron/download.ht
  m

30
... Para finalizar