对齐大小数组和非对齐大小数组的速度不同

Question

我尝试对对齐大小数组和非对齐大小数组进行操作，但结果令我困惑，非对齐大小数组比对齐大小数组更快，这是我的代码：

TimeMeter timeMeter;

const int N = 100000;

_Tp A[64];
_Tp B[65];

int szA = sizeof(A);
int szB = sizeof(B);

//  Method 1
timeMeter.start();
for ( int n = 0; n < N; n++ )
{
    memset(A, 0, szA);
}
timeMeter.stop();
printf("Method 1 Time usage = %f ms\n", timeMeter.span());

//  Method 2
timeMeter.start();
for ( int n = 0; n < N; n++ )
{
    memset(B, 0, szB);
}
timeMeter.stop();
printf("Method 2 Time usage = %f ms\n", timeMeter.span());

• When _Tp 为 char (8)：方法 1 花费 2.195ms，方法 2 花费 2.175ms
• 当 _Tp 为 int (32)：方法1 花费 13.313ms，方法 2 花费 5.987ms
• 当 _Tp 为 double (64) 时：方法 1 花费 14.266ms，方法 2 花费 11.304ms

Answer 1

您的基准测试无效有几个原因：

1. 这里似乎根本没有检查对齐情况。您只需有两个不同大小的数组即可。另外，memset 也不会太关心对齐，因为它在字节级别工作。
2. 正如ildjarn指出的，memset对这么小的内存量不是很好。它实在是太快了，但这本身并不是一个大问题…………
3. 您没有使用您所设置的任何内存。优化器可以有效地消除对 memset 的除一次调用以外的所有调用。
4. 由于您不使用任何内存，CPU 实际上可能会执行大量重新排序/缓存，特别是在循环之间。
5. 您的基准测试的运行时间接近许多操作系统上的时间片大小（您没有说是哪一个，所以我猜测像许多 Linux 上一样，时间片为 1 毫秒）。这意味着操作系统切换开销可能会极大地改变测试结果。
6. 你的数组是一个接一个地分配的。 CPU 倾向于预测顺序，因此这实际上可能会影响结果。尝试切换循环的顺序，看看是否会有所不同。
7. 您没有表明您正在使用什么时间。许多计时器根本不具备毫秒精度测试所需的分辨率，因此结果可能会出现偏差。

Answer 2

类型只需在自身内部对齐，即 char 必须在 1 字节边界上对齐，int 必须在 4 字节边界上对齐，而 double 必须在 8 字节边界上对齐。

要真正测试未对齐的访问，请尝试执行

_Tp* A = (_Tp*)((char*)(new char[num * sizeof(_Tp)]) + 1);

...

delete[] (_Tp*)((char*)A - 1);

此外，memset 将所有内容视为指向一系列 char 的指针，这些字符永远不会未对齐，因此无论您对数组，您无法让 memset 进行未对齐的写入。