Comment puis-je appliquer l'ordre des instructions en C pour des mesures de synchronisation précises ?

Application de l'ordre des déclarations en C : une exploration complète

Problème :

Dans certains scénarios , il est crucial de maintenir un ordre spécifique d'exécution des instructions, même lors de l'utilisation d'optimisations en C . Cela est dû à la capacité du compilateur à réorganiser les instructions pour améliorer les performances.

Demande :

Pour résoudre ce problème, les développeurs recherchent des outils ou des mécanismes capables d'appliquer un ordre strict. de déclarations.

Réponse :

Défis fondamentaux :

Application d'un ordre d'exécution fixe uniquement via des fonctionnalités du langage ou des directives du compilateur est intrinsèquement difficile en C . Cela découle de la nature fondamentale des optimisations en C :

• Réorganisation des opérations arithmétiques : Le compilateur peut librement réorganiser les opérations avec une sémantique bien définie, comme l'addition d'entiers. En effet, ces opérations n'ont pas d'effets secondaires observables.
• Absence de barrière d'optimisation : Il manque à C une opération ou une directive pouvant empêcher la réorganisation des instructions.

Approches alternatives :

Malgré les limitations liées à la modification du compilateur comportement, il existe des techniques pratiques pour obtenir le comportement souhaité lors du timing de certaines opérations mathématiques :

Data Pincering :

En rendant les données d'entrée et de sortie opaques à l'optimiseur , il devient possible de mesurer de manière fiable le temps de calcul tout en permettant des optimisations au sein du calcul lui-même. Cela implique :

• Marquer les données d'entrée invisibles : Utiliser du code assembleur de bas niveau dans une fonction pour marquer l'entrée comme non optimisable.
• Marquage des données de sortie invisibles : De même, marquer le résultat du calcul comme non optimisable.
• Mesure Temps d'exécution :Mesurer avec précision le temps entre les marquages ​​des données d'entrée et de sortie.

Bibliothèques de micro-benchmarking :

Les bibliothèques telles que Google Benchmark fournissent des fonctions comme DoNotOptimize, qui peuvent être utilisées pour réaliser une pincement des données. En englobant les calculs critiques dans ces fonctions, les développeurs peuvent garantir un ordre d'exécution cohérent.

Exemple :

Le code suivant montre comment utiliser DoNotOptimize pour chronométrer l'exécution de une opération mathématique simple :

#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;
}

En utilisant DoNotOptimize pour protéger les données d'entrée et de sortie des optimisations, nous pouvons garantir que la mesure du temps est précise reflète le temps d'exécution de la fonction foo().

Conclusion :

Bien qu'il ne soit pas possible d'appliquer un ordre d'instruction fixe uniquement via les fonctionnalités du langage C, l'utilisation de techniques de pincement des données avec des bibliothèques de micro-benchmarking fournit un moyen robuste de mesurer de manière cohérente les temps d'exécution dans de tels scénarios.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!