为什么 C 程序第一次运行时，它的运行速度要慢 10 倍答案

【问题标题】：Why the first time C program runs, it runs 10x slower为什么 C 程序第一次运行时，它的运行速度要慢 10 倍
【发布时间】：2012-11-13 17:46:31
【问题描述】：

我使用排序的 C 程序第一次运行速度比其他时间慢 10 倍。它使用整数文件进行排序，即使我更改数字，程序仍然运行得更快。当我重新启动 PC 时，第一次程序运行速度慢了 10 倍。我用time计算时间。

【问题讨论】：

这是在 linux 上吗？如果是这样，它可能正在将程序信息存储在非活动内存中，从而使下次启动更有效率。也就是说，如果内存不是动态分配的
可以肯定的是，创建 2 个文件，然后依次运行程序。
有机会看到一些代码吗？
你在运行time <cmd>吗？如果是这样，哪个组件的运行时间是原来的 10 倍？或者，您使用的是time_t time(time_t*); api？如果是这样，您是否尝试过使用 gprof 或您最喜欢的 XCode/Windows 分析器进行分析以查看哪些函数需要更长时间？
@RutgersMike 我使用时间

标签： c

【解决方案1】：

即使不再需要数据，操作系统也会将数据保存在 RAM 中（这称为“缓存”），因此当程序再次运行时，它会从那里获取所有数据并且没有磁盘 I/O。即使您更改了数据，该更改首先发生在 RAM 中，并且即使在写入文件后仍会保留在那里。

但请注意，它不会永远留在 RAM 中。如果其他东西需要内存，则删除缓存。此时，需要访问磁盘（此时它再次缓存在 RAM 中。）

这就是为什么重启后首次访问总是很慢的原因；由于从未从文件中读取数据，因此尚未缓存数据。

【讨论】：

但是输入文件是随机生成的，数据个数一样，时间还是差不多，为什么会这样？此外，当我在文件中生成不同数量的数据时，我第一次运行它的时间比其他时间长。
@hey 当您更改数据大小时，对该数据的第一次运行不会比后续运行长 10 倍，对吧？
是的，确实需要大约 10 倍的时间。
我猜输入文件的名字是一样的吧？后续运行速度更快，因为操作系统可能已将文件缓存在内存中，并且您正在有效地处理 RAM 中的文件。我的猜测也是，如果您在后续运行之间等待一段时间（浏览、玩游戏等），运行时间大致相同，而不是少 10 倍。
@bye 每次运行程序之前都会生成输入文件吗？也是电脑开机后第一次之前？还是您正在启动计算机并读取计算机启动时已经存在的文件？

【解决方案2】：

你必须做出假设并将它们面对现实。您可以合理地做出的第一件事是，它确实闻起来很像缓存问题！

问自己这些问题：

我的数据是否适合空闲 RAM（= 我的文件是否被 OS FS 缓存缓存 ?)
我的数据是否适合 CPU 数据缓存？
我的数据是否适合 HDD 内部缓存？
1. 最容易丢弃的假设是 FS 缓存。在 linux 下，只需在每次调用程序之间发出 sync; echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches 即可。第一个将确保缓存的数据将进入物理介质（硬盘驱动器），第二个将从内存中删除文件系统缓存的内容。
2. “物理介质”可能是 HDD 缓存本身，所以要小心... sda、hdparm -W 0 /dev/sda 将完成这项工作。您可能希望在完成测试后重新启用它:)
3. 另一个假设是CPU缓存，看看How can I do a CPU cache flush in x86 Windows?和How to clear CPU L1 and L2 cache

好吧，它可能是也可能不是其中之一，但尝试一下也无妨:)

【讨论】：

【解决方案3】：

如果您的程序进行网络访问，那么这可能是初始延迟的原因。许多网络协议需要时间来设置。一些例子：

除此之外，您可以使用一些低级跟踪工具来查看时间花在哪里。在 linux 上，一个基本工具是strace -r。其他系统可能有一些类似的工具。您的编译器还必须附带一个分析器（即 gprof 用于 GCC 或可能是 Valgrind）。

【讨论】：

【解决方案4】：

我有一个非常相似的问题，但我没有加载一个大文件 - 所以我在第一次执行时间很长时感到困惑（缓存不可能是问题）。

answer 为我指明了正确的方向 - 这是我的实时防病毒保护。每次我重新编译程序时，它都会重新扫描它，认为它可能是恶意的。我将我的项目路径作为“例外”添加到 Avira（就我而言）实时病毒防护。

第一次执行时的程序执行速度现在变快了！

【讨论】：

【解决方案5】：

这不是什么新鲜事，不仅仅是你的程序很多流行的商业软件都面临这个问题。

如果是在 C# 或 Java 等虚拟机上运行的其他编程语言，这很常见。 http://en.wikipedia.org/wiki/Just-in-time_compilation#Startup_delay_and_optimizations

缓存是在 C 中发生这种情况的一个很好的理由，但 10 倍仍然是相当长的持续时间。也可能是您的系统在重新启动后正在加载其他资源。

您应该在重新启动 10 分钟后运行程序以获得更好的结果。届时将加载所有启动应用程序。（10分钟----取决于启动应用程序的数量和启动每个应用程序所需的时间）

【讨论】：

【解决方案6】：

这是因为编译器优化，它的作用是缓存Temoparal Locality的结果并保存激活记录，也节省时间，因为在链接阶段不必再次重新加载绑定对象

【讨论】：

【解决方案7】：

时间测量有两个组成部分

如果您正在从磁盘读取文件，并将其加载到内存中并进行排序：

1) 是时候读取文件并将其存储在数组中了 2）排序时间

这些是分开测量的吗？

如果不重新启动，如果重复清除缓存的实验得到相同的结果，那么您可以推断文件缓冲区缓存效果没有被考虑在内。

【讨论】：