c++ - 在 C++ 中使用按引用和按值传递的变量的时机

Question

我决定用以下代码比较 C++ (g++ 5.4.0) 中按值传递和按引用传递的时间:

#include <iostream>
#include <sys/time.h>
using namespace std;

int fooVal(int a) {
    for (size_t i = 0; i < 1000; ++i) {
        ++a;
        --a;
    }
    return a;
}
int fooRef(int & a) {
    for (size_t i = 0; i < 1000; ++i) {
        ++a;
        --a;
    }
    return a;
}

int main() {
    int a = 0;
    struct timeval stop, start;
    gettimeofday(&start, NULL);
    for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) {
        fooVal(a);
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);
    printf("The loop has taken %lu microseconds\n", stop.tv_usec - start.tv_usec);
    gettimeofday(&start, NULL);
    for (size_t i = 0; i < 10000; ++i) {
        fooRef(a);
    }
    gettimeofday(&stop, NULL);
    printf("The loop has taken %lu microseconds\n", stop.tv_usec - start.tv_usec);
    return 0;
}

与 fooVal 情况相比，预计 fooRef 执行将花费更多时间，因为在 中执行操作时“查找”内存中的引用值>fooRef。但结果证明出乎我的意料:

The loop has taken 18446744073708648210 microseconds
The loop has taken 99967 microseconds

下次我运行代码时，它会产生类似的东西

The loop has taken 97275 microseconds
The loop has taken 99873 microseconds

大部分时间产生的值彼此接近(fooRef 只是稍微慢一点)，但有时会像第一次运行的输出那样爆发(对于 >fooRef 和 fooVal 循环)。

你能解释一下这个奇怪的结果吗？

UPD:优化已关闭，O0 级。

Answer 1

如果 gettimeofday() 函数依赖于操作系统时钟，那么这个时钟并不是真正为精确处理微秒而设计的。时钟通常会定期更新，并且频率仅足以提供准确显示秒数的外观，以便处理日期/时间值。微秒级别的采样对于基准测试(例如您正在执行的基准测试)可能不可靠。

您应该能够通过延长测试时间来解决此限制；例如，几秒钟。

同样，如其他答案和评论中所述，访问哪种类型的内存(寄存器、高速缓存、主内存等)以及是否应用各种优化的影响可能会对结果产生重大影响。

与解决时间采样限制一样，您可以通过使测试数据集大得多，从而有效地绕过针对较小内存块的内存优化，从而在一定程度上解决内存类型和优化问题。