c++ - 通过查看程序集比较按值传递与按引用传递的性能

Question

我想测试一个函数以验证哪个更快，按值传递还是按引用传递

这是我的测试用例:https://godbolt.org/g/cjaEx3

代码:

struct Vec4f
{
  float val[4];
};


Vec4f suma(const Vec4f& a, const Vec4f& b)
{
  return {a.val[0] + b.val[0], 
          a.val[1] + b.val[1],
          a.val[2] + b.val[2],
          a.val[3] + b.val[3]};
}

Vec4f sumb(Vec4f a, Vec4f b)
{
  return {a.val[0] + b.val[0], 
          a.val[1] + b.val[1],
          a.val[2] + b.val[2],
          a.val[3] + b.val[3]};
}

使用 -O3 -std=c++14 在 x86-64 clang 上的程序集输出:

suma(Vec4f const&, Vec4f const&):                     # @suma(Vec4f const&, Vec4f const&)
        movq    xmm1, qword ptr [rdi]   # xmm1 = mem[0],zero
        movq    xmm0, qword ptr [rsi]   # xmm0 = mem[0],zero
        addps   xmm0, xmm1
        movq    xmm2, qword ptr [rdi + 8] # xmm2 = mem[0],zero
        movq    xmm1, qword ptr [rsi + 8] # xmm1 = mem[0],zero
        addps   xmm1, xmm2
        ret

sumb(Vec4f, Vec4f):                        # @sumb(Vec4f, Vec4f)
        addps   xmm0, xmm2
        addps   xmm1, xmm3
        ret

事实证明，在 gcc、clang 和 msvc 上，在这种特殊情况下，按值传递会产生更少的汇编。

我的问题是:

1. 比较 assembly 线数量通常是比较此类简单功能性能的良好启发式方法吗？

而且我不太了解汇编输出

1. 你能解释一下 suma 和 sumb 函数的汇编输出吗？

有趣的是，如果我将 Vec4f 改为具有 float val[40]，这两个函数会产生相同的汇编输出。所以，

1. 初始组装差异的原因是什么？

Answer 1

1) 不。并非所有指令的执行时间都相同，一旦需要访问内存，就会有很大的延迟。

2) 和 3)。 suma 需要将a 和b 的内容加载到适当的寄存器中。在 sumb 中，这些值被传递给寄存器中已有的函数。在某些情况下，suma 中的寄存器加载将由 sumb 的调用者完成。在其他情况下，值可能已经在寄存器中，suma 调用者首先需要将这些值存储在内存中，以便它可以创建对它们的引用。

当你使用 float val[40] 时，它超出了寄存器传递值的能力，所以这两个函数都需要先从内存中加载数据(在 suma 中) ，通过取消引用引用；在 sumb 中，通过从堆栈加载值)。