在对齐大小的数组和非对齐大小的数组上速度不同

Speed different on aligned-size array and non-aligned-size array

本文关键字：数组 对齐 速度      更新时间：2023-10-16

我尝试对对齐大小数组和非对齐大小数组进行操作，但结果让我感到困惑，非对齐大小数组比对齐大小数组快，这是我的代码:

TimeMeter timeMeter;
const int N = 100000;
_Tp A[64];
_Tp B[65];
int szA = sizeof(A);
int szB = sizeof(B);
//  Method 1
timeMeter.start();
for ( int n = 0; n < N; n++ )
{
    memset(A, 0, szA);
}
timeMeter.stop();
printf("Method 1 Time usage = %f msn", timeMeter.span());
//  Method 2
timeMeter.start();
for ( int n = 0; n < N; n++ )
{
    memset(B, 0, szB);
}
timeMeter.stop();
printf("Method 2 Time usage = %f msn", timeMeter.span());
  • 当_Tp为char(8)时，方法1花费2.195ms，方法2花费2.175ms
  • 当_Tp为int(32)时，方法1耗时13.313ms，方法2耗时5.987ms
  • 当_Tp为double(64)时，方法1花费14.266ms，方法2花费11.304ms

您的基准测试无效，原因如下:

  1. 这里似乎没有检查对齐。你只是有两个不同大小的数组。此外，memset也不会太在意对齐，因为它在字节级别工作。
  2. 正如ildjarn所指出的，在如此小的内存上使用memset并不是很好。这实在是太快了，但这本身并不是一个大问题。
  3. …您没有使用您所设置的任何内存。优化器可以有效地消除对memset的所有调用，只保留一个。
  4. 当你不使用任何内存时，CPU实际上可能会做大量的重新排序/缓存，特别是在循环之间。
    5. 您的基准测试在许多操作系统上的运行时间接近时间片大小(您没有说哪一个，所以我猜在许多linux上的时间片是1ms)。这意味着操作系统切换开销可能会极大地改变你的测试结果。
  5. 数组是一个接一个分配的。cpu倾向于预测排序，因此这实际上可能会影响结果。试着改变循环的顺序，看看是否会有不同。
  6. 你没有说明你正在使用什么计时。许多计时器根本没有ms精度测试所需的分辨率，因此您可能会在结果中得到偏差。

类型必须在自身内部对齐，即char必须在1字节边界上对齐，int必须在4字节边界上对齐，double必须在8字节边界上对齐。

要真正测试未对齐的访问，请尝试执行

_Tp* A = (_Tp*)((char*)(new char[num * sizeof(_Tp)]) + 1);
...
delete[] (_Tp*)((char*)A - 1);

此外，memset将所有内容视为指向一系列char的指针，这些指针永远不会对齐，因此无论您对数组做什么，您都无法让memset进行未对齐的写入。

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