Wie kann ich die Anweisungsreihenfolge in C für genaue Timing-Messungen erzwingen?

Durchsetzung der Anweisungsreihenfolge in C: Eine umfassende Untersuchung

Problem:

In bestimmten Szenarien ist es wichtig, eine bestimmte Reihenfolge der Anweisungsausführung beizubehalten, auch wenn Optimierungen in C verwendet werden. Dies liegt an der Fähigkeit des Compilers, Anweisungen neu anzuordnen, um die Leistung zu verbessern.

Anfrage:

Um dieses Problem zu beheben, suchen Entwickler nach Tools oder Mechanismen, die eine strikte Reihenfolge erzwingen können von Anweisungen.

Antwort:

Grundlegende Herausforderungen:

Durchsetzung einer festen Ausführungsreihenfolge ausschließlich durch Sprachfunktionen oder Compileranweisungen ist in C von Natur aus eine Herausforderung. Dies ergibt sich aus der grundlegenden Natur von Optimierungen in C:

• Neuordnung arithmetischer Operationen: Der Compiler kann Operationen mit wohldefinierter Semantik, wie etwa die Ganzzahladdition, frei neu anordnen. Dies liegt daran, dass diese Operationen keine beobachtbaren Nebenwirkungen haben.
• Abwesenheit der Optimierungsbarriere: In C fehlt eine Operation oder Direktive, die die Neuordnung von Anweisungen verhindern kann.

Alternative Ansätze:

Trotz der Einschränkungen bei der Änderung der Compiler-Verhalten gibt es praktische Techniken, um das gewünschte Verhalten beim Timing bestimmter mathematischer Operationen zu erreichen:

Data Pincering:

Indem sowohl die Eingabe- als auch die Ausgabedaten für die undurchsichtig gemacht werden Optimierer wird es möglich, die Zeit der Berechnung zuverlässig zu messen und gleichzeitig Optimierungen innerhalb der Berechnung selbst zu ermöglichen. Dies beinhaltet:

• Eingabedaten als unsichtbar markieren:Low-Level-Assembly-Code innerhalb einer Funktion verwenden, um die Eingabe als nicht optimierbar zu markieren.
• Ausgabedaten als unsichtbar markieren: Ebenso wird das Ergebnis der Berechnung als markiert nicht optimierbar.
• Messung der Ausführungszeit:Genaue Messung der Zeit zwischen den Eingabe- und Ausgabedatenmarkierungen.

Mikro-Benchmarking-Bibliotheken:

Bibliotheken wie Google Benchmark stellen Funktionen wie DoNotOptimize zur Verfügung, mit denen Daten gewonnen werden können kneifend. Indem Entwickler die kritische Berechnung in diese Funktionen einschließen, können sie eine konsistente Ausführungsreihenfolge sicherstellen.

Beispiel:

Der folgende Code zeigt, wie DoNotOptimize verwendet wird, um die Ausführung von zeitlich festzulegen eine einfache mathematische Operation:

#include <chrono>

static int foo(int x) { return x * 2; }

auto time_foo() {
  using Clock = std::chrono::high_resolution_clock;

  auto input = 42;

  auto t1 = Clock::now();
  DoNotOptimize(input);
  auto output = foo(input);
  DoNotOptimize(output);
  auto t2 = Clock::now();

  return t2 - t1;
}

Durch die Verwendung von DoNotOptimize zum Schutz der Eingabe- und Ausgabedaten vor Optimierungen können wir sicherstellen, dass die Zeitmessung genau ist spiegelt die Ausführungszeit der Funktion foo() wider.

Fazit:

Während die Durchsetzung einer festen Anweisungsreihenfolge allein durch C-Sprachfunktionen nicht möglich ist, bietet der Einsatz von Datenerfassungstechniken mit Mikro-Benchmarking-Bibliotheken eine robuste Möglichkeit, die Ausführungszeiten in solchen Szenarien konsistent zu messen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie kann ich die Anweisungsreihenfolge in C für genaue Timing-Messungen erzwingen?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!