Question

由于大学工作，我必须调查一个简单的优化，内联。

以下是基本代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>

#define ITER 1000
#define N 3000000

int i, j;
float x[N], y[N], z[N];

void add(float x, float y, float *z){
    *z = x + y;
}

void initialVersion(){
    struct timeval inicio, final;
    double time;

    gettimeofday(&inicio, 0);
    for(j = 0; j < ITER; j++){
        for(i = 0; i < N; i++){
            add(x[i], y[i], &z[i]);
        }
    }

    gettimeofday(&final, 0);

    time = (final.tv_sec - inicio.tv_sec + (final.tv_usec - inicio.tv_usec)/1.e6);

    printf("Time: %f\n", time);

}

以下是内联代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>

#define ITER 1000
#define N 3000000

int i, j;
float x[N], y[N], z[N];

void inliningVersion(){
    struct timeval inicio, final;
    double time;

    gettimeofday(&inicio, 0);
    for(j = 0; j < ITER; j++){
        for(i = 0; i < N; i++){
            z[i] = x[i] + y[i];
        }
    }

    gettimeofday(&final, 0);

    time = (final.tv_sec - inicio.tv_sec + (final.tv_usec - inicio.tv_usec)/1.e6);

    printf("Time: %f\n", time);

}

使用选项-O0和gcc进行编译，基本版本的结果为14.27秒，内联版本的结果为4.45秒。那是常见的吗？我执行了10次程序，结果总是相似的。你觉得怎么样？

然后，使用选项-O1进行编译，两个版本的结果相似，大约1.5秒，所以我假设 gcc使用O1对我进行内联。

顺便说一句，我知道gettimeofday计算整个时间，而不仅仅是程序本身使用的时间，但我需要专门使用该函数。

提前致谢！

Answer 1

让我们分析两个版本代码的GCC 7.2（@Override public boolean onOptionsItemSelected(MenuItem item) { View view = new View(this); if (item.getItemId() == R.id.action_save){ insertRecord(view); } return super.onOptionsItemSelected(item); }）生成的汇编输出。

没有内联

首先，让我们检查计算机必须完成多少工作才能通过单独的功能完成任务：

O0

对于上面的代码，GCC生成如下所示的程序集：

void add(float x, float y, float *z){
    *z = x + y;
}

int main ()
{
    float x[100], y[100], z[100];
    for(int i = 0; i < 100; i++){
             add(x[i], y[i], &z[i]);
        }
}

代码的处理部分大约需要32条指令（add(float, float, float*): pushq %rbp movq %rsp, %rbp movss %xmm0, -4(%rbp) movss %xmm1, -8(%rbp) movq %rdi, -16(%rbp) movss -4(%rbp), %xmm0 addss -8(%rbp), %xmm0 movq -16(%rbp), %rax movss %xmm0, (%rax) nop popq %rbp ret main: pushq %rbp movq %rsp, %rbp subq $1224, %rsp movl $0, -4(%rbp) .L4: cmpl $99, -4(%rbp) jg .L3 leaq -1216(%rbp), %rax movl -4(%rbp), %edx movslq %edx, %rdx salq $2, %rdx addq %rax, %rdx movl -4(%rbp), %eax cltq movss -816(%rbp,%rax,4), %xmm0 movl -4(%rbp), %eax cltq movl -416(%rbp,%rax,4), %eax movq %rdx, %rdi movaps %xmm0, %xmm1 movl %eax, -1220(%rbp) movss -1220(%rbp), %xmm0 call add(float, float, float*) addl $1, -4(%rbp) jmp .L4 .L3: movl $0, %eax leave ret和L4之间的指令以及L3函数的指令）。

大多数指令用于进行函数调用。

理解函数调用如何工作的简单方法是：

参数被推送到调用堆栈
返回地址被推送到调用堆栈
该函数被称为
制作帧指针的副本
为当地人腾出空间
执行实际功能代码
恢复函数调用之前的状态
返回来电者

上述步骤（第6步除外）需要额外的说明来进行所需的处理。这称为函数调用开销。

使用内联

现在让我们检查计算机内联函数需要做多少工作。

add

对于上面的代码，GCC产生一个汇编输出，如下所示：

int main ()
{
    float x[100], y[100], z[100];
    for(int i = 0; i < 100; i++){
            z[i] = x[i] + y[i];
        }
}

处理代码（标签main: pushq %rbp movq %rsp, %rbp subq $1096, %rsp movl $0, -4(%rbp) .L3: cmpl $99, -4(%rbp) jg .L2 movl -4(%rbp), %eax cltq movss -416(%rbp,%rax,4), %xmm1 movl -4(%rbp), %eax cltq movss -816(%rbp,%rax,4), %xmm0 addss %xmm1, %xmm0 movl -4(%rbp), %eax cltq movss %xmm0, -1216(%rbp,%rax,4) addl $1, -4(%rbp) jmp .L3 .L2: movl $0, %eax leave ret和L3之间的说明）有大约14条指令。在这个汇编输出中，所有负责进行函数调用的指令都不存在，这样可以节省大量的CPU周期。

通常，当函数的运行时间超过函数调用开销的几倍时，函数调用的开销不相关。在您的代码中，函数的运行时间非常短，因此函数调用开销具有重要意义。

如果使用L2标志，编译器确实会为您进行内联。您可以通过查看使用O1生成的汇编来查找，也可以直接查看使用O1尝试的list of optimizations的GCC手册。

您可以使用O1标志生成汇编输出，或者您可以使用GodBolt在线进行汇编输出（此汇总输出来自此处）。

这种内联结果是否常见？

1 个答案:

没有内联

使用内联