缓存友好与缓存不友好代码：综合指南
“缓存不友好”和“缓存不友好”之间有什么区别“缓存友好”代码？
代码与缓存交互的效率显着影响其性能。缓存不友好的代码会导致频繁的缓存未命中，从而导致数据检索不必要的延迟。相比之下，缓存友好的代码可以最大限度地提高缓存利用率，从而减少缓存未命中并提高性能。
如何编写缓存高效的代码
优化缓存代码效率，考虑以下原则：
1.了解内存层次结构：
现代计算机采用内存层次结构，其中寄存器最快，DRAM 最慢。缓存以不同的速度和容量弥补了这一差距。缓存在减少延迟方面发挥着至关重要的作用，而延迟是无法通过增加带宽来克服的。
2.局部性原理：
缓存友好的代码利用了局部性原理，这表明经常访问的数据很可能很快就会被再次访问。通过利用时间和空间局部性的方式组织数据，可以最大限度地减少缓存未命中。
3.使用缓存友好的数据结构：
数据结构的选择可以显着影响缓存利用率。考虑像 std::vector 这样的数据结构，它连续存储元素，或者 std::array，它提供比 std::vector 更有效的内存管理。
4。利用数据的隐式结构：
了解数据的底层结构可以进行优化。例如，在二维数组中，与行优先排序（例如 C 使用）相比，列优先排序（例如 Fortran 使用）可以优化缓存利用率。这是因为访问以列优先顺序连续存储的元素可以更有效地利用缓存行。
5.避免不可预测的分支：
分支使编译器优化缓存代码变得困难。基于循环索引或其他模式的可预测分支优于不可预测分支，以最大化缓存利用率。
6.限制虚拟函数调用：
在 C 中，如果过度使用虚拟函数，可能会导致查找期间缓存未命中。具有可预测调用模式的非虚拟方法的缓存性能通常会更好。
7。注意错误共享：
在多核环境中，当缓存行包含不同处理器频繁访问的共享数据时，可能会发生错误共享。当多个处理器覆盖共享数据时，这可能会导致缓存未命中。适当的内存对齐可以缓解这个问题。
结论：
编写缓存高效的代码需要了解内存层次结构和数据局部性。通过实施上述原则和技术，开发人员可以优化代码以更好地利用缓存，从而提高性能并减少延迟。
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