정확한 타이밍 측정을 위해 C에서 명령문 순서를 어떻게 적용할 수 있습니까?

C에서 명령문 순서 적용: 포괄적인 탐색

문제:

특정 시나리오에서 , C에서 최적화를 사용하는 경우에도 특정 명령문 실행 순서를 유지하는 것이 중요합니다. . 이는 성능 향상을 위해 명령문을 재정렬하는 컴파일러의 능력 때문에 발생합니다.

요청:

이 문제를 해결하기 위해 개발자는 엄격한 순서를 적용할 수 있는 도구나 메커니즘을 찾습니다. ~의

응답:

기본 과제:

언어 기능이나 컴파일러 지시문을 통해서만 고정된 실행 순서를 적용합니다. C에서는 본질적으로 어렵습니다. 이는 C 최적화의 기본 특성에서 비롯됩니다.

• 산술 연산의 재정렬: 컴파일러는 정수 추가와 같이 잘 정의된 의미를 사용하여 연산을 자유롭게 재정렬할 수 있습니다. 이는 이러한 연산에 관찰 가능한 부작용이 없기 때문입니다.
• 최적화 장벽 부재: C에는 문의 순서 변경을 방지할 수 있는 연산이나 지시어가 부족합니다.

대안 접근 방식:

컴파일러 동작 수정의 제한에도 불구하고 특정 수학적 연산의 타이밍을 정할 때 원하는 동작을 달성할 수 있는 실용적인 기술이 있습니다.

데이터 핀서링:

옵티마이저가 입력 및 출력 데이터를 모두 불투명하게 함으로써 신뢰성 있는 시간 측정이 가능해집니다. 계산 자체 내에서 최적화를 허용하면서 계산을 수행합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 입력 데이터를 보이지 않게 표시: 함수 내에서 하위 수준 어셈블리 코드를 사용하여 입력을 최적화할 수 없는 것으로 표시합니다.
• 출력 데이터를 보이지 않게 표시: 마찬가지로 계산 결과를 다음과 같이 표시합니다. 최적화할 수 없습니다.
• 실행 시간 측정: 입력 및 출력 데이터 표시 사이의 시간을 정확하게 측정합니다.

마이크로 벤치마킹 라이브러리:

Google Benchmark와 같은 라이브러리는 다음과 같은 기능을 제공합니다. DoNotOptimize는 데이터 협치를 달성하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 함수 내에 중요한 계산을 래핑함으로써 개발자는 일관된 실행 순서를 보장할 수 있습니다.

예:

다음 코드는 DoNotOptimize를 사용하여 실행 시간을 측정하는 방법을 보여줍니다. 간단한 수학 연산:

#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;
}

DoNotOptimize를 사용하여 다음으로부터 입력 및 출력 데이터를 보호합니다. 최적화를 통해 시간 측정이 foo() 함수의 실행 시간을 정확하게 반영하는지 확인할 수 있습니다.

결론:

C 언어 기능을 통해서만 고정된 명령문 순서를 적용하는 것은 불가능하지만, 마이크로 벤치마킹 라이브러리와 함께 데이터 정밀 기술을 사용하면 이러한 시나리오에서 실행 시간을 일관되게 측정하는 강력한 방법을 제공합니다.

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