Question

我只是想知道这是否是C ++中的预期行为。下面的代码大约在0.001毫秒运行：

for(int l=0;l<100000;l++){
        int total=0;
        for( int i = 0; i < num_elements; i++) 
        {
            total+=i;
        }
    }

但是如果将结果写入数组，则执行时间最多可达15毫秒：

int *values=(int*)malloc(sizeof(int)*100000);
        for(int l=0;l<100000;l++){
            int total=0;
            for( unsigned int i = 0; i < num_elements; i++) 
            {
                total+=i;
            }
            values[l]=total;
        }

我可以理解写入数组需要时间，但时间是否成比例？

为每个人欢呼

Answer 1

第一个例子可以仅使用CPU寄存器来实现。这些可以每秒访问数十亿次。第二个例子使用了如此多的内存，它确实溢出了L1和可能的L2缓存（取决于CPU模型）。那会慢一些。然而，15 ms / 100.000写入每次写入1.5 ns - 667 Mhz有效。那是不慢。

Answer 2

看起来编译器在第一种情况下完全优化了循环。

循环的总效果是无操作，因此编译器只是删除它。

Answer 3

这很简单。在第一种情况下，您只有3个变量，可以很容易地存储在GPR（通用寄存器）中，但这并不意味着它们一直存在，但它们可能在L1高速缓存中，这意味着它们可以可以非常快速地访问。

在第二种情况下，您有超过100k的变量，并且您需要大约400kB来存储它们。这对于寄存器和L1高速缓冲存储器来说是非常有用的。在最好的情况下，它可能在L2缓存中，但可能并非所有这些都在L2中。如果没有注册的东西，L1，L2（我假设您的处理器没有L3），这意味着您需要在RAM中搜索它，并且需要花费更多的时间。

Answer 4

我怀疑你所看到的是virtual memory和可能的分页的影响。 malloc调用将分配一个相当大的内存块，可能由许多虚拟页面表示。每个页面都分别链接到进程内存。

您可能还在测量调用malloc的费用，具体取决于您为循环计时的方式。在任何一种情况下，性能都会对编译器优化选项，线程选项，编译器版本，运行时版本以及其他任何内容非常敏感。您无法安全地假设成本与分配的大小成线性关系。您唯一可以做的就是测量它并找出一旦被证明是一个问题，如何最好地优化。

在C ++中慢慢写入数组

4 个答案: