C++のパフォーマンスを説明できません

Question

変更することなく常にゼロに等しい変数A、関数F、関数G、関数Hをお持ちで、最新のIntelデスクトッププロセッサで次のコードを呼び出しますGCCの最新バージョンでの-O3最適化：

for(i = 0; i < a_big_number; i++) 
{ 
if(A != 0) F(); 
else G(); 
} 

実行に2秒かかります。 Aは常に0なのでFは決して呼び出されないことに注意してください。あるいは、

for(i = 0; i < a_big_number; i++) 
{ 
if(A != 0) H(); 
else G(); 
} 

は実行に1秒かかります。再び、Aは常に0であり、Hは決して呼び出されない。最後に、

for(i = 0; i < a_big_number; i++) 
{ 
G(); 
} 

の実行には0.5秒しかかかりません。

最初の2つの例の条件文を考えると、FとHの内容はどうなるのですか？彼らは決して呼び出されないので、なぜ彼らは何をするのですか？また、インテルプロセッサーは洗練された分岐予測を持っているので、G（）が常に呼び出され、条件文で時間を無駄にすることはありません。私は、条件付き命令は時間を無駄にしなければならないと理解していますが、なぜそれがあまりにも多くの時間を無駄にするのか分かりません。

Answer 1

そのコンパイラはAが一定で、それはこのコードをオンにする必要があることを理解仮定すると：この中

for(i = 0; i < a_big_number; i++) 
{ 
    if(A != 0) F(); 
    else G(); 
} 

：

if(A != 0) 
    for(i = 0; i < a_big_number; ++i) 
     F(); 
else 
    for(i = 0; i < a_big_number; ++i) 
     G(); 

または完全に定数がに表示された場合F()関数呼び出しを最適化しますコンパイル時定数です。

コンパイルでどのように最適化されているかが保証されていない副作用などがある場合、ループは分岐の誤予測から生じるパフォーマンスの低下に遭遇します。 CPUがループをロックし、Aが変更されておらず、呼び出された関数が十分小さいので、同じミスを何度も何度も繰り返さない場合は、分岐を覚えておく必要があります。一方、ループは展開される可能性があり、並列化できず、CPUが追跡しなければならないコードサイズや数多くのものだけを吹き飛ばしてしまうため、多くの場合傷つく可能性があります。

実行時間をどのように測定するかは、私の謎であり、ループで呼び出す関数が何をしているのかということです。たとえば、プロセスの実行スワップアウトを測定することができます。したがって、測定方法の詳細な説明を含む完全な実例を提供しない限り、何が起こっているのかを伝えることは不可能です。

いずれにせよ、私はあなたの時間の測定値が間違っているか、あなたが表示していないコードで何か悪いこと、または上記のすべてを行うと確信しています。

Answer 2

私が知る限り、コンパイラはブランチが実行されないかどうか判断できません。コンパイラが行うことができる最良のことは、どのブランチの可能性が高いかを予測することです。