Question

我目睹了以下奇怪的行为。我有两个函数，几乎相同 - 它们测量执行某个操作所需的循环次数。在一个函数中，在循环内部我增加一个变量;在另一个没有任何反应。变量是易变的，因此它们不会被优化掉。这些是功能：

unsigned int _osm_iterations=5000;

double osm_operation_time(){
    // volatile is used so that j will not be optimized, and ++ operation
    // will be done in each loop
    volatile unsigned int j=0;
    volatile unsigned int i;
    tsc_counter_t start_t, end_t;
    start_t = tsc_readCycles_C();
    for (i=0; i<_osm_iterations; i++){
       ++j;
    }
    end_t = tsc_readCycles_C();
    if (tsc_C2CI(start_t) ==0 || tsc_C2CI(end_t) ==0 || tsc_C2CI(start_t) >= tsc_C2CI(end_t))
         return -1;
    return (tsc_C2CI(end_t)-tsc_C2CI(start_t))/_osm_iterations;
}

double osm_empty_time(){
    volatile unsigned int i;
    volatile unsigned int j=0;
    tsc_counter_t start_t, end_t;
    start_t = tsc_readCycles_C();
    for (i=0; i<_osm_iterations; i++){
        ;
    }
    end_t = tsc_readCycles_C();
    if (tsc_C2CI(start_t) ==0 || tsc_C2CI(end_t) ==0 || tsc_C2CI(start_t) >= tsc_C2CI(end_t))
        return -1;
    return (tsc_C2CI(end_t)-tsc_C2CI(start_t))/_osm_iterations;
}

那里有一些非标准功能，但我相信你会管理。

问题是，第一个函数返回 4 ，而第二个函数（假设更少）返回 6 ，尽管第二个函数明显少于第一个函数之一。

这对任何人都有意义吗？

实际上我做了第一个函数，所以我可以减少测量第二个函数的循环开销。你知道怎么做吗（因为这种方法并没有真正削减它）？

我在使用Ubuntu（我认为是64位）。

非常感谢。

Answer 1

我在这里可以看到几件事。一个是两个循环的代码看起来相同。其次，编译器可能会意识到变量i和变量j将始终具有相同的值并优化其中一个。您应该查看生成的程序集，看看到底发生了什么。

另一种理论认为，对循环内部主体的更改已经影响了代码的可共享性 - 这可能会将其移动到缓存行或其他一些东西中。

由于代码非常简单，您可能会发现很难获得准确的计时值，即使您正在进行5000次迭代，您可能会发现时间在您正在使用的计时代码的误差范围内。一台现代计算机可能会在不到一毫秒的时间内运行 - 也许你应该增加迭代次数？

要在gcc中查看生成的程序集，specify the -S compiler option：

  问：我怎么看一下汇编代码   由海湾合作委员会产生？

问：我怎样才能创建一个文件   查看C代码及其程序集   一起翻译？

答：使用-S（注意：大写S）开关   到GCC，它将发射组件   代码扩展名为.s的文件。   例如，以下命令：

gcc -O2 -S -c foo.c

将保留生成的汇编代码   在文件foo.s。

如果你想一起看C代码   随着组件被转换为，   使用这样的命令行：

gcc -c -g -Wa，-a，-ad [其他海湾合作委员会   选项] foo.c＆gt; foo.lst

将输出组合   C /汇编列表到文件   foo.lst。

Answer 2

这种事情在很大程度上取决于编译器优化和计时器分辨率。无论单位如何，您提供的结果（4和6）都很低。要正确地进行基准测试，您应该将这两个函数包装在一个执行它们几千次的循环中。

Answer 3

有时很难猜测这种事情，特别是由于迭代次数较少。但是，可能发生的一件事是，增量可以在一个自由的整数执行单元上执行，获得一定程度的并行性，因为它没有对i的值进行删除。

由于您提到这是64位操作系统，因此几乎可以肯定所有这些值都在寄存器中，因为x86_64架构中有更多寄存器。除此之外，我会说执行更多迭代，看看结果有多稳定。

Answer 4

如果您真的想要测试一段代码的操作（在这种情况下为"j++;"），那么您最好不要执行以下操作：

1 /在两个单独的可执行文件中执行它，因为可执行文件中的位置可能会影响代码。

2 /确保使用CPU时间而不是经过的时间（我不确定"tsc_readCycles_C()"给你的是什么）。这是为了避免CPU加载其他任务的错误结果。

3 /关闭编译器优化（例如，"gcc -O0"）以确保gcc不会放入任何可能会使结果出现偏差的奇特内容。

4 /如果您使用实际结果，则无需担心volatile，例如放置：

printf ("%d\n",j);

循环后

或：

FILE *fx = fopen ("/dev/null","w");
fprintf (fx, "%d\n", j);
fclose (fx);

如果您根本不想要任何输出。我不记得volatile是编译器的建议还是强制执行。

5 / 5,000的迭代似乎有点偏低，“噪音”可能会影响读数。也许更高的价值会更好。如果您计算更大的代码并且刚刚将"j++;"作为占位符，那么这可能不是问题。

Answer 5

当我运行与此类似的测试时，我通常会：

确保时间至少在几秒钟内测量，最好是（小）几十秒。
有一个程序运行调用第一个函数，然后是第二个函数，然后第一个函数再次调用，然后是第二个函数，依此类推，只是为了查看是否存在奇怪的缓存预热问题。
多次运行程序以查看运行时间的稳定程度。

我仍然无法解释你的观察结果，但是如果你确定你已经正确识别了你的功能（不明显的情况是因为早先有拷贝''''''''''例如），然后查看汇编器输出是剩下的主要选项。

不合逻辑的基准测试？

5 个答案: