C++函数的执行时间矛盾

Execution time for C++ Functions contradict

本文关键字：矛盾 执行时间 函数 C++      更新时间：2023-10-16

我有一个主函数，它调用两个用户定义的函数。两个函数以不同的方式执行相同的任务（在这种情况下，选择因子为50%的简单选择）（在一个函数中使用if-else，而在另一函数中不使用if-erse）。我测量两个函数的执行时间。

    int main()
    {
     clock_t t;
     period=clock();
     func1();
     period=clock()-period;
     print period
     period=clock();
     func2();
     period=clock()-period;
     print period
   }
   void func1()
   {
    int A[100000],B[100000],in=0;
    for (i=0;i<100000;i++)
    {
      A[i]=i;
    }
    for (i=0;i<100000;i++)
    {
      if(A[i]==3)
      B[in++]=i;
    }
   }

Func2与此类似，只是我用非分支语句替换if。

当我执行程序时，首先调用哪个函数需要更多的时间。在上面的情况下，func1需要更多的时间。如果我先调用func2，然后调用func1，那么func2需要更多的时间。我真的不明白这背后的逻辑。

谁能解释一下吗。

如果Func2除了第二个循环中的分支之外与Func1相同，我的猜测是，对于调用的第一个函数，操作系统必须为堆栈提交页面，而第二个函数只能使用已经提交的页面。

操作系统倾向于只按需提交内存，这样就可以将更多的程序放入物理内存。对于一个新线程，Windows提交（实际上用物理内存页支持虚拟内存地址）可执行文件头中指定的堆栈量。然后，只有当进程接触到页面时，它才会提交堆栈的其他页面。它将继续执行此操作，直到达到指定的保留大小，之后它将生成堆栈溢出异常。Microsoft的link.exe使用的默认值是为每个堆栈保留1MB的虚拟地址空间，并提交一个页面（4kB）。

当进程确实接触到页面时，处理器会尝试在Translation look-aside Buffer中查找虚拟地址。找不到它——TLB"未命中"——因此它将尝试在进程的页表中查找它。页面表将包含一个无效条目，因此它将引发页面错误异常。

操作系统的页面错误处理程序查看页面表条目，并确定它属于线程堆栈，因此它找到一个空的内存页面，修改其页面框架数据库以标记该页面现在属于该进程，修改页面表以指向新页面，然后消除异常。处理器使用出现故障的指令重新启动执行。

处理器异常处理速度较慢。一堆上下文信息被推送到堆栈上，这样处理器就知道返回到哪里，管道停滞，TLB中可能不再有操作系统代码的位置，指令和数据缓存中可能没有操作系统代码或数据。

假设int在编译器上是32位的，那么第一个数组中有400000字节，第二个数组中还有400000字节。第一个循环将生成（可能）98个页面错误以创建第一个阵列，然后第二个循环可能生成另一个错误以将B[0]设置为3。

它还可能取决于编译器、操作系统和编译器选项。对于像这样在堆栈上声明的大数组，一些编译器会在函数的开头生成一个"堆栈探测"，以确保堆栈正确提交。Windows要求进程按照正确的顺序逐页提交其堆栈，因此Microsoft的编译器在函数开始时插入对_chkstk函数的调用。这会有意依次从每个堆栈页面读取，以便操作系统提交页面。KB 100775中对此进行了记录。

据报道，Linux只是按需提交堆栈页面，并不要求程序按正确顺序提交页面。

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