C - 完全复制数据结构与部分复制数据结构的速度

Question

我正在研究 Kruse、Leung 和 Tondo 的“C 中的数据结构和程序设计”。第 2 章第 2 节介绍了一个简单的数据结构（列表），稍后要求读者为该结构编写两个不同的复制函数。有问题的练习是 E2，内容如下：

编写将一个列表复制到另一个列表的函数（作为文本中定义的结构类型）。使用以下方法： (a) 复制整个结构； (b) 使用循环仅复制条目。哪个版本更容易写？哪个版本通常会运行得更快，为什么？

我的问题出现在本练习的最后一部分：“哪个版本通常运行得更快，为什么？”。我知道复制整个结构更快，我的理解表明这是因为可以避免循环的开销。但是，当我运行每个条目时，我惊讶地发现复制整个结构不仅比复制每个条目要快，而且大约快 10 倍。

我希望有人能够向我解释为什么会这样，或者至少将我引导到可以帮助我理解的来源。我试着通读了我写的两个函数的汇编，但是我对汇编的理解在这一点上是非常基础的。

谢谢！

相关代码：

#define MAXLIST 200 //maximum size of lists

extern void Error(const char *);

typedef struct coord_tag {
    int row;    //x
    int col;    //y
} Coord_type;

typedef Coord_type Entry_type;

typedef struct list_tag {
    int count;
    Entry_type entry[MAXLIST];
} List_type;

void Copy(List_type *lt, List_type *lf) //list "to" and list "from"
{
    if (lt == NULL || lf == NULL) {
        Error("list uninitialized");
    } else {
        *lt = *lf;
    }
}

void Copy2(List_type *lt, List_type *lf)
{
    if (lt == NULL || lf == NULL) {
        Error("list uninitialized");
    } else {
        int i;

        lt->count = lf->count;
        for (i = 0; i < lf->count; i++) {
            lt->entry[i] = lf->entry[i];
        }
    }
}

Answer 1

您会惊讶于直接记忆副本的速度有多快！在汇编中，有专门用于快速内存复制的指令。 （例如 REP MOVSB）让我们看看第二个副本在每次循环迭代中引入的所有新中断：

• 我++
  • 缓存i的原始值
  • 在内存中增加 i
  • 最终返回i的原始值
• lf->条目[i]
  • 检索 lf 的值
  • 检索 i 的值
  • 将 i 加上入口的偏移量添加到 lf
  • 在该地址检索值
• lt->条目[i]
  • 检索 lt 的值
  • 检索 i 的值
  • 将 i 加上入口的偏移量添加到 lt
• 我 计数
  • 检索 lf 的值
  • 检索 lf->count 的值
  • 检索 i 的值
  • 比较 i 和 lf->count

您可以想象为什么这会比不间断的内存复制慢 10 倍。