c - 为什么字符串文字比静态字符数组更快？

Question

我进行了以下测试。

charspeed.c

#include <stdio.h>
#include <time.h>

#define CHAR_COUNT 26
#define CHAR_LIST "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
static const char *CHAR_ARRAY = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

#define RUN_COUNT 1000000000

#define GET_CLOCK (float)clock() / CLOCKS_PER_SEC

int main()
{
    long long int sum = 0;
    float start, end;

    start = GET_CLOCK;
    for (size_t i = 0; i < RUN_COUNT; i++)
    {
        char test = CHAR_LIST[i % CHAR_COUNT];
        sum += test; // Force the loop to run!
    }
    end = GET_CLOCK;
    printf("#define Time: %f\n", end - start);

    start = GET_CLOCK;
    for (size_t i = 0; i < RUN_COUNT; i++)
    {
        char test = CHAR_ARRAY[i % CHAR_COUNT];
        sum += test; // Must be the same as fist loop!
    }
    end = GET_CLOCK;
    printf("static const *CHAR_ARRAY Time: %f\n", end - start);
    printf("sum = %lld\n", sum); // Must access "sum" after loops!
    return 0;
}

它的输出

#define 时间:1.741000
static const *CHAR_ARRAY 时间:1.868000

为什么使用 #define 指令的字符串文字比预初始化的静态字符数组更快？字符串文字到底存储在哪里以及为什么在 block 范围内访问它们更快？

使用的编译器选项是gcc -o charspeed charspeed.c

Answer 1

只是一个补充答案来完成其他答案。

字符串文字不是 const char * 。 原因是 const char *可以重新分配。在你的情况下，这意味着你可以这样做 CHAR_ARRAY = "foo"; .

实际上，这意味着编译器无法优化处理 const char * 的代码。比处理字符串文字的代码。

要解决此问题，您可以使用以下方法之一:

const char *const CHAR_ARRAY = "...";
const char CHAR_ARRAY[] = "...";

这应该保证与字符串文字相同的性能。

但是，在您的情况下，由于您声明 CHAR_ARRAY如static ，这意味着编译器可以只查看当前源文件，如果 CHAR_ARRAY可以重新分配给。

实际上，这意味着，假设启用优化:

• 对于字符串文字， const char *const或const char[] ，将生成相同的汇编代码(A)。
• 对于非静态 const char *将生成不同的汇编代码 (B)，可能会更慢，因为它们是附加的间接寻址，并且在编译时无法知道结果。
• 对于 static const char * ，它将使用汇编代码 (A) 或 (B)，具体取决于编译器是否可以证明指针可能被重新分配。例如，如果您添加一个函数 void f() { CHAR_ARRAY = "foo"; }在代码中的任何地方，如果禁止编译器使用程序集 (A)，则将使用 (B)。