c++ - 优化输送机执行

Question

在执行指令之前的传送带架构中，它们被分解成更小的指令。所以他们跑得更快。但是在整个指令执行完之前，不可能再执行寻址到相同寄存器的后续指令。 是这样吗，为了优化指令的顺序，这些指令会吸引同一个寄存器(或 RAM 单元)，这些指令彼此之间的距离尽可能远？ 或者这没有意义，因为编译器会以这种方式 self 优化？

例如:

int a = 1, b = 2, c = 3;
a *= a;
b *= a;  // stop and waiting for the end of calculating (a)
c *= c;

优化:

int a = 1, b = 2, c = 3;
a *= a;
c *= c;  // calculating (a), but we don't need this and don't stop
b *= a;

Answer 1

这显然取决于您的编译器和架构。现代 X86 处理器支持 out of order execution ，这意味着处理器实际上不需要按顺序执行指令。相反，它会提前读取一些指令(实际上它甚至不是那么少)并在执行前重新排序以获得更好的性能。这意味着这种优化对于乱序 cpus 来说真的没有必要，因为实际的执行顺序不依赖于代码中指令的顺序。

对于有序架构(例如 Cell)，指令的顺序很重要。然而，在许多情况下，经过适当优化的编译器很可能能够自行重新排序(只要它能证明这不会改变代码的行为)。它可能无法这样做的主要场景是，如果涉及指针(或 volatile 变量)，因为在大多数情况下，编译器无法证明不同的指针不指向相同的指针多变的。在这种情况下，__restrict 之类的东西可以提供帮助。

要考虑的另一点是，在许多情况下，诸如整数乘法之类的延迟不会真正影响运行时，因为对于许多程序而言，性能更多地受内存访问限制。在确实有所不同的情况下，考虑使用 simd 和/或多线程优化代码，然后再考虑指令放置可能更有用。

总而言之，我会说这种优化在编译语言中并不是很有用(编写汇编时情况可能会有所不同)，因为 cpu 和编译器都可能改变顺序，甚至可能不会做出改变。这并不意味着这种优化在任何情况下都没有用，但实际上只有在最关键的代码路径中，当证明编译器/cpu 无法完成任务时。