Wie kann ich die Ausführungsreihenfolge von Anweisungen in C für genaue Timing-Messungen garantieren?

Durchsetzung der Anweisungsreihenfolge in C

Bedenken hinsichtlich der Neuordnung

In C-Code kann die Verwendung von Optimierungsflags zu einer möglichen Neuordnung von Anweisungen führen, was Bedenken hinsichtlich der Genauigkeit aufkommen lässt Ausführungsauftrag. Es ist wichtig, die Optimierungen des Compilers zu verstehen und zu verstehen, wie sie sich auf die Anweisungsreihenfolge auswirken können.

Anweisungsreihenfolge mit Barrieren erzwingen

Leider fehlen in C integrierte Mechanismen, um die Anweisungsreihenfolge direkt durchzusetzen. Compiler können Anweisungen während der Optimierung unter Berücksichtigung ihrer etablierten Betriebssemantik und des Fehlens beobachtbarer Auswirkungen von Operationen wie der Ganzzahladdition frei neu anordnen.

Alternative Techniken für Timing-Messungen

Für präzise Timing-Messungen wird dies empfohlen Verwenden Sie spezielle Techniken wie:

• Data Pincering: Verhindern Sie Compiler-Optimierungen durch Umschließen des zu timenden Codes mit undurchsichtigen Datenmarkierungen.
• Mikro-Benchmarking-Bibliotheken: Nutzen Sie Bibliotheken wie Googles Benchmark, die diese Techniken verwenden, um zuverlässige Timing-Messungen bereitzustellen.

Beispiel zur Datenerfassung

Betrachten Sie das folgende Beispiel, bei dem die Ausführungszeit gemessen werden soll der Funktion foo:

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;

Mithilfe von Datenerfassungstechniken kann der Code geändert werden, um sicherzustellen, dass die spezifische Berechnung innerhalb des gemessenen Zeitintervalls bleibt:

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;

Hier markiert DoNotOptimize die Eingabe und Ausgabedaten als nicht optimierbar, wodurch verhindert wird, dass sie vom Compiler entfernt oder neu angeordnet werden. Dies garantiert trotz Compiler-Optimierungen ein genaues Timing der gewünschten Berechnung.

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