如何保证 C 语言中的语句执行顺序以实现准确的时序测量？

在 C 语言中强制执行语句顺序

重新排序问题

在 C 代码中，使用优化标志可能会导致语句的潜在重新排序，从而引发对准确性的担忧执行顺序。了解编译器的优化以及它们如何影响语句顺序非常重要。

使用屏障强制语句顺序

不幸的是，C 缺乏直接强制语句顺序的内置机制。考虑到已建立的操作语义以及整数加法等操作不存在可观察到的影响，编译器可以在优化期间自由地重新排序指令。

时序测量的替代技术

对于精确的时序测量，建议使用专门的技术，例如：

• 数据Pincering：通过使用不透明的数据标记封装要计时的代码来防止编译器优化。
• 微基准测试库：利用像 Google 的 Benchmark 这样的库，这些库采用这些技术来提供可靠的计时测量。

数据钳制示例

考虑以下示例，其目的是测量函数 foo 的执行时间：

using Clock = std::chrono::high_resolution_clock;

auto t1 = Clock::now();         // Statement 1
auto output = foo(input);       // Statement 2
auto t2 = Clock::now();         // Statement 3

auto elapsedTime = t2 - t1;

使用数据钳制技术，可以更改代码以确保特定计算保持不变在测量的时间间隔内：

auto input = 42;

auto t1 = Clock::now();         // Statement 1
DoNotOptimize(input);
auto output = foo(input);       // Statement 2
DoNotOptimize(output);
auto t2 = Clock::now();         // Statement 3

return t2 - t1;

此处，DoNotOptimize 将输入和输出数据标记为不可优化，从而防止将其删除或由编译器重新排序。尽管进行了编译器优化，这仍保证了所需计算的准确计时。

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