推送与移动的成本（堆栈与近存储器）以及函数调用的开销

Question

问题：

访问堆栈的速度与访问内存的速度相同吗？

例如，我可以选择在堆栈中做一些工作，或者我可以直接使用内存中标记的位置工作。

所以，具体来说：push ax与mov [bx], ax的速度相同吗？同样，pop ax与mov ax, [bx]的速度相同吗？ （假设bx在near内存中占有一个位置。）

提问的动机：

在C中常见的是阻止带参数的琐碎函数。

我一直认为这是因为不仅必须将参数压入堆栈，然后在函数返回后弹出堆栈，还因为函数调用本身必须保留CPU的上下文，这意味着更多的堆栈使用

但假设有人知道标题问题的答案，那么应该可以量化函数用于设置自身的开销（推/弹出/保存上下文等），以等效的直接内存数量表示访问。因此标题问题。

<小时/> （修改：澄清：上面使用的near与16位x86架构的segmented memory model中的far相对。）

Answer 1

现在你的C编译器可以超越你。它可以内联简单的函数，如果它这样做，就不会有函数调用或返回，也许，没有额外的堆栈操作与传递和访问形式函数参数有关（或者在函数内联时的等效操作但是如果一切都可以在寄存器中完成，或者更好的是，如果结果是一个常量值，并且编译器可以看到并利用它，那么可用的寄存器就会耗尽。

现代CPU上的函数调用本身可以相对便宜（但不一定是零成本），如果它们被重复，并且有单独的指令缓存和各种预测机制，有助于高效的代码执行。

除此之外，我希望选择“local var vs global var”的性能影响取决于内存使用模式。如果CPU中有内存缓存，则堆栈很可能位于该缓存中，除非您在其上分配和释放大型数组或结构，或者具有深层函数调用或深度递归，从而导致缓存未命中。如果经常访问感兴趣的全局变量或经常访问其邻居，我希望该变量在大多数时间都在缓存中。同样，如果您正在访问无法容纳到缓存中的大量内存，那么您将遇到缓存未命中并可能降低性能（可能因为可能会或可能不会有更好的，缓存友好的方式来执行您的操作想做）。

如果硬件相当笨（没有或没有小的缓存，没有预测，没有指令重新排序，没有推测执行，没有什么），显然你想减少内存压力和函数调用次数，因为每个人都会计算。

另一个因素是指令长度和解码。访问堆栈上位置（相对于堆栈指针）的指令可以比访问给定地址处的任意存储器位置的指令短。更短的指令可以被更快地解码和执行。

我会说所有案例都没有明确的答案，因为表现取决于：

• 您的硬件
• 您的编译器
• 您的程序及其内存访问模式

Answer 2

对于时钟周期好奇......

对于那些希望看到特定时钟周期的人，instruction / latency tables可用于各种现代x86和x86-64 CPU here（感谢hirschhornsalz指出这些）。

然后，你在奔腾4芯片上得到：

• push ax和mov [bx], ax（红色框）在效率上几乎相同，具有相同的延迟和吞吐量。
• pop ax和mov ax, [bx]（蓝色框）同样高效，尽管mov ax, [bx]的延迟时间是pop ax
的两倍，但吞吐量相同

至于评论中的后续问题（第3条评论）：

• 间接寻址（即mov [bx], ax）与直接寻址（即mov [loc], ax）没有实质性的不同，其中loc是保持立即值的变量，例如loc equ 0xfffd。

结论：将此与Alexey's thorough answer结合使用，并且有一个非常可靠的例子来说明使用堆栈的效率，并让编译器决定何时应该内联函数。

（旁注：事实上，即使早在1978年的8086之后，使用堆栈的效率仍然不低于相应的mov对内存的效率，如these old 8086 instruction timing tables所示。）

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了解延迟时间＆amp;可以通过

可能需要更多时间来理解现代CPU的时序表。这些应该有所帮助：

• definitions of latency and throughput
• a useful analogy了解延迟和吞吐量，以及它们与指令处理流水线的关系）