出于某种原因，我想对glibc的{{1}}函数进行基准测试，发现在GCC中启用了优化功能后，它的执行速度显然要慢得多，而且我也不知道为什么。
这是我的代码：
strlen在我的机器上，它输出：
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main() {
char *s = calloc(1 << 20, 1);
memset(s, 65, 1000000);
clock_t start = clock();
for (int i = 0; i < 128; ++i) {
s[strlen(s)] = 'A';
}
clock_t end = clock();
printf("%lld\n", (long long)(end-start));
return 0;
}
以某种方式，启用优化会使执行时间更长。
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在Godbolt's Compiler Explorer上测试代码提供了以下说明：
-O0或没有优化的情况下，生成的代码将调用C库函数strlen -O1处，生成的代码使用rep scasb指令进行简单的内联扩展。-O2及更高版本中，所生成的代码使用更加精细的内联扩展。反复对代码进行基准测试表明一次运行到另一次运行有很大的不同，但是增加迭代次数则表明：
-O1代码比C库实现慢得多：32240与3090 -O2代码比-O1快，但仍然比C库代码8570和3090慢得多。此行为特定于gcc和glibc。使用clang和Apple的Libc在OS / X上进行的相同测试没有显示出显着差异，这并不奇怪，因为Godbolt显示clang在以下位置生成了对C库strlen的调用所有优化级别。
这可能被视为gcc / glibc中的错误，但是更广泛的基准测试可能表明，调用strlen的开销比缺少内联代码的小字符串性能更重要。基准测试的字符串通常很大，因此将基准测试重点放在超长字符串上可能不会产生有意义的结果。
我改进了该基准并测试了各种字符串长度。从运行在Intel（R）Core（TM）i3-2100 CPU @ 3.10GHz上且具有gcc（Debian 4.7.2-5）4.7.2的Linux上的基准来看，-O1生成的内联代码为总是较慢，对于中等长度的字符串，它的速度是 10 的倍数，而-O2仅比非常短的字符串的libc快一点，而对于较长的字符串的速度却快一半。根据这些数据，strlen的GNU C库版本对于大多数字符串长度都非常有效，至少在我的特定硬件上是如此。还请记住，缓存会对基准测试产生重大影响。
这是更新的代码：
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
void benchmark(int repeat, int minlen, int maxlen) {
char *s = malloc(maxlen + 1);
memset(s, 'A', minlen);
long long bytes = 0, calls = 0;
clock_t clk = clock();
for (int n = 0; n < repeat; n++) {
for (int i = minlen; i < maxlen; ++i) {
bytes += i + 1;
calls += 1;
s[i] = '\0';
s[strlen(s)] = 'A';
}
}
clk = clock() - clk;
free(s);
double avglen = (minlen + maxlen - 1) / 2.0;
double ns = (double)clk * 1e9 / CLOCKS_PER_SEC;
printf("average length %7.0f -> avg time: %7.3f ns/byte, %7.3f ns/call\n",
avglen, ns / bytes, ns / calls);
}
int main() {
benchmark(10000000, 0, 1);
benchmark(1000000, 0, 10);
benchmark(1000000, 5, 15);
benchmark(100000, 0, 100);
benchmark(100000, 50, 150);
benchmark(10000, 0, 1000);
benchmark(10000, 500, 1500);
benchmark(1000, 0, 10000);
benchmark(1000, 5000, 15000);
benchmark(100, 1000000 - 50, 1000000 + 50);
return 0;
}
以下是输出：
chqrlie> gcc -std=c99 -O0 benchstrlen.c && ./a.out average length 0 -> avg time: 14.000 ns/byte, 14.000 ns/call average length 4 -> avg time: 2.364 ns/byte, 13.000 ns/call average length 10 -> avg time: 1.238 ns/byte, 13.000 ns/call average length 50 -> avg time: 0.317 ns/byte, 16.000 ns/call average length 100 -> avg time: 0.169 ns/byte, 17.000 ns/call average length 500 -> avg time: 0.074 ns/byte, 37.000 ns/call average length 1000 -> avg time: 0.068 ns/byte, 68.000 ns/call average length 5000 -> avg time: 0.064 ns/byte, 318.000 ns/call average length 10000 -> avg time: 0.062 ns/byte, 622.000 ns/call average length 1000000 -> avg time: 0.062 ns/byte, 62000.000 ns/call chqrlie> gcc -std=c99 -O1 benchstrlen.c && ./a.out average length 0 -> avg time: 20.000 ns/byte, 20.000 ns/call average length 4 -> avg time: 3.818 ns/byte, 21.000 ns/call average length 10 -> avg time: 2.190 ns/byte, 23.000 ns/call average length 50 -> avg time: 0.990 ns/byte, 50.000 ns/call average length 100 -> avg time: 0.816 ns/byte, 82.000 ns/call average length 500 -> avg time: 0.679 ns/byte, 340.000 ns/call average length 1000 -> avg time: 0.664 ns/byte, 664.000 ns/call average length 5000 -> avg time: 0.651 ns/byte, 3254.000 ns/call average length 10000 -> avg time: 0.649 ns/byte, 6491.000 ns/call average length 1000000 -> avg time: 0.648 ns/byte, 648000.000 ns/call chqrlie> gcc -std=c99 -O2 benchstrlen.c && ./a.out average length 0 -> avg time: 10.000 ns/byte, 10.000 ns/call average length 4 -> avg time: 2.000 ns/byte, 11.000 ns/call average length 10 -> avg time: 1.048 ns/byte, 11.000 ns/call average length 50 -> avg time: 0.337 ns/byte, 17.000 ns/call average length 100 -> avg time: 0.299 ns/byte, 30.000 ns/call average length 500 -> avg time: 0.202 ns/byte, 101.000 ns/call average length 1000 -> avg time: 0.188 ns/byte, 188.000 ns/call average length 5000 -> avg time: 0.174 ns/byte, 868.000 ns/call average length 10000 -> avg time: 0.172 ns/byte, 1716.000 ns/call average length 1000000 -> avg time: 0.172 ns/byte, 172000.000 ns/call