在释放模式下运行程序

running the program in the Release mode

本文关键字：运行 程序 模式 释放      更新时间：2023-10-16

我想测试大循环中某些代码的执行速度，例如1000000000次。当我在调试模式下运行程序时，我看到超过3.192秒的持续时间，但在发布模式下，持续时间是0.000。我用biger计数器测试了一下，但它是0.000秒。对于我在发布模式中用于计数器（如10000000000）的每一个较大的数字，这个过程和结果都是相等的
问题出在哪里？

我的代码是：

#include<time.h>
#include<iostream>
int main() {
    clock_t t1, t2;

double d1 = 97.9834;
double d2 = 897.9134;
double d3 = 0.0;
t1 = clock();
for (size_t i = 0; i < 1000000000; i++)
{
    d3 = d1 + d2;
}
t2 = clock();
char msg[100];
sprintf_s(msg, 100, "time is :%.3fn", double(t2 - t1) / 1000.0);
cout << msg << endl;

return 0;
}

编译器需要生成优化的代码，它的行为"就像"它没有做任何优化（除了一些例外，如快速数学浮点优化），除了执行时间。您可以关闭优化，但这样就不会测量优化的代码。

问题的根源是，你无法测量你试图测量的东西，或者你已经得到了正确的结果（循环被优化了，这是应该的）。然而，如果您想强制编译器生成代码，则有一个关键字：volatile

volatile double d1 = 97.9834;
volatile double d2 = 897.9134;
volatile double d3 = 0.0;

现在，编译器需要将变量放入内存，真正读取d1和d2的值，并将结果写入d3，当循环中的加法语句执行此操作时，次数与循环迭代次数一样多。您只能使其中的一个或两个易失性，所以编译器可以跳过一些代码或将非易失性变量保留在寄存器中，这样循环会更快。

在使其中一些变量不稳定后，你是否会测量一些有用的东西，这取决于你实际想要测量的。。。

更多信息：C和C++中volatile的目的是告诉编译器，这个变量有点像内存映射的硬件寄存器，读取或写入它有一些外部影响，所以它永远不能被优化掉。它在PC程序中很少有用，尽管常见的误解与多线程编程无关（不像Java）。

我相信这个for循环在生产代码中被优化了，因为它没有做任何有用的事情：你从来没有使用过d3的值，为什么还要计算它呢？

如果希望执行此循环，请关闭优化（将-O0传递给编译器）。

除了for循环被完全优化之外，clock()函数并不是世界上最好的测量时间的工具。对于初学者来说，您肯定想做的是开始对clock()刻度变化进行测量（与高精度计数器相比，clock()刻度粒度相对较低）。参考CLOCKS_PER_SEC，例如在MSVC中只有1000。当在clock()周期的中间开始测量时，结果将非常不一致。

常见的模式是这样做以提高结果的一致性：

clock_t start;
const clock_t tmp = clock();
do {
    start = clock();
} while (tmp == start);
// execute the code
const clock_t end = clock();

您必须利用性能测试的结果来防止不必要的优化。一种方法是使变量"不稳定"：

#include<time.h>
#include<iostream>
volatile double d = 0;
int main() {
    clock_t t1 = clock();
    for (size_t i = 0; i < 1000000000; i++)
    {
        d = 0;
    }
    clock_t t2 = clock();
    std::cout << "time is " << t2 - t1 << std::endl;
    // Debug:   3474486
    // Release:  484208
    return 0;
}

您需要以某种方式向优化器隐藏操作的无用性。但是，由于您想测量优化操作所需的时间，因此在说服优化器不要完全删除操作的过程中，您不希望破坏操作本身的优化。

如果您使d3和d1或d2中的一个具有易失性，则无法对d3 = d1 + d2;执行太多操作，您可以阻止优化器消除您想要测量的任何工作，但代价是添加一些您可能不想要测量的工作。

在其他情况下，有更好的方法可以防止优化器删除您想要测量的内容。在较大的情况下，一种常见的方法是将关键部分放入不同的编译单元，这样优化器就看不到没有做什么。但在这种情况下，这样做的调用开销甚至比volatile的额外成本还要糟糕。

如果问题是一个简化的"为什么测量时间在发布中不起作用"，并且你真的想测量比d3 = d1 + d2;更复杂的东西，那么你可能会得到更好的帮助，询问你真正想测量什么。但如果目标真的是d3 = d1 + d2;，那就没有答案了。所花费的时间完全是如何使用它的函数，包括当优化器发现它没有用时，它所花的时间为零。

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