计时数组静态数组分配与C中堆栈上的数组答案

【问题标题】：Timing array static array allocation vs array on stack in C计时数组静态数组分配与C中堆栈上的数组
【发布时间】：2014-11-23 04:39:39
【问题描述】：

我有以下代码，其中包含两个函数，一个分配静态数组，一个分配堆栈上的数组。这些函数运行了很多次并计算了它们的执行时间。堆栈分配始终（略微）比静态分配快。我的印象是，由于静态变量在运行时之前被绑定，因此它的执行速度比分配在堆栈上的数组快

 #include <stdio.h>

#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#define MAX_ARRAY 8192 

void statArray()
{
static int statArray[MAX_ARRAY];
}
void stackArray()
{
int stackArray[MAX_ARRAY];
}

int main(int argc, char * argv[]) {
     clock_t start, end;
     double staticTime, stackTime;
     int i;
     int comparisons = 5000000;

     start = clock();
     for (i = 0; i < comparisons; i++) {
          statArray();
     }
     end = clock()-start;
     staticTime = (double)end / CLOCKS_PER_SEC;

     start = clock();
     for (i = 0; i < comparisons; i++) {
          stackArray();
     }
     end = clock() - start;
     stackTime = (double) end / CLOCKS_PER_SEC;

谢谢

反汇编的statArray

 0x0000000000400594 <+0>:   push   %rbp
   0x0000000000400595 <+1>: mov    %rsp,%rbp
   0x0000000000400598 <+4>: leaveq 
   0x0000000000400599 <+5>: retq

反汇编的stackArray

0x000000000040059a <+0>:    push   %rbp
   0x000000000040059b <+1>: mov    %rsp,%rbp
   0x000000000040059e <+4>: sub    $0x7f88,%rsp
   0x00000000004005a5 <+11>:    leaveq 
   0x00000000004005a6 <+12>:    retq

【问题讨论】：

为了知道发生了什么，您必须反汇编这两个函数（statArray 和 stackArray）。我的猜测是优化器删除了 stackArray 分配。
编译器可能正在利用指令或缓存，它们允许更快地访问堆栈上的空间而不是内存中的其他空间。预先计算的地址理论上更快，当然，但这可能是用数组的基地址加载寄存器的一次性差异。正如@Steen 所说，如果您想确切地知道发生了什么，请查看生成的代码。（一个很好的例子，说明为什么在你知道什么是重要的之前你不应该担心微优化代码。专注于算法，而不是诡计，直到你有踪迹并知道什么诡计值得付出努力。）
@keshlam 这是 Sebesta 的编程语言概念的练习，它不是为了任何类型的微优化，而是为了理解堆栈、堆和静态分配之间的概念。我的结果与我的预期不同，所以我想知道结果是错误的还是我的预期。也就是说，我已将反汇编函数添加到问题中
大声笑，尝试关闭所有优化并重试。即使这样，您也可能必须实际触摸元素以确保数组实际被分配。
当我用我的编译器为你的函数打开优化时，两者完全一样，它们什么都不做，函数的唯一汇编语句是retq。

标签： c arrays static stack

【解决方案1】：

正如你在汇编列表中看到的，statArray 是一个空函数，stackArray 包含单个分配指令（sub rbp, imm）。该指令的时间效应可能被序言/尾声指令的延迟所隐藏，并且只能使用 cpu 温度计来测量差异。您遇到的实际差异是由于轻微的时间测量错误，如果您交换代码块的顺序，可能会发生变化。

编辑：值得注意的是，堆栈分配只不过是通过从堆栈指针寄存器中减去来修复堆栈顶部，而不涉及任何复杂的逻辑（与 malloc 相对），并且静态与堆栈“速度”似乎是一个常见的误解。

【讨论】：