c - 零初始化程序比 memset 快吗？

Question

我维护遗留 C 代码，在许多地方它们有小数组，如 int a[32]; 后跟 memset(a, 0, sizeof a);将其初始化为零。

我正在考虑将其重构为 int a[32] = {0}; 并删除 memset。

问题是:与调用 memset 相比，使用零初始值设定项是否通常会产生更快的代码？

Answer 1

TL;DR:使用初始化器 - 它永远不会比 memset() 差。

这取决于您的编译器。 它不应该比调用 memset() 慢(因为调用 memset() 是编译器可用的一个选项)。 p>

初始化器比命令式覆盖数组更容易阅读；如果元素类型更改为全零不是您想要的类型，它也能很好地适应。

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作为实验，让我们看看 GCC 对此做了什么:

#include <string.h>

int f1()
{
    int a[32] = {0};
    return a[31];
}

int f2()
{
    int a[32];
    memset(a, 0, sizeof a);
    return a[31];
}

使用 gcc -S -std=c11 编译得到:

f1:
.LFB0:
    .file 1 "40786375.c"
    .loc 1 4 0
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    subq    $8, %rsp
    .loc 1 5 0
    leaq    -128(%rbp), %rdx
    movl    $0, %eax
    movl    $16, %ecx
    movq    %rdx, %rdi
    rep stosq
    .loc 1 6 0
    movl    -4(%rbp), %eax
    .loc 1 7 0
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
f2:
.LFB1:
    .loc 1 10 0
    .cfi_startproc
    pushq   %rbp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    movq    %rsp, %rbp
    .cfi_def_cfa_register 6
    addq    $-128, %rsp
    .loc 1 12 0
    leaq    -128(%rbp), %rax
    movl    $128, %edx
    movl    $0, %esi
    movq    %rax, %rdi
    call    memset@PLT
    .loc 1 13 0
    movl    -4(%rbp), %eax
    .loc 1 14 0
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc

显示 f1() 使用 rep stosq 作为初始化器，而 f2() 有函数调用，与 C 代码完全一样. memset() 很可能对大型数组具有更高效的矢量化实现，但对于像这样的小型数组，函数调用开销可能会抵消任何好处。

如果我们将 a 声明为 volatile，我们将看到启用优化后会发生什么 (gcc -S -std=c11 -O3 ):

f1:
.LFB4:
    .cfi_startproc
    subq    $16, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 24
    xorl    %eax, %eax
    movl    $16, %ecx
    leaq    -120(%rsp), %rdi
    rep stosq
    movl    4(%rsp), %eax
    addq    $16, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 8
    ret
    .cfi_endproc
f2:
.LFB5:
    .cfi_startproc
    subq    $16, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 24
    xorl    %eax, %eax
    movl    $16, %ecx
    leaq    -120(%rsp), %rdx
    movq    %rdx, %rdi
    rep stosq
    movl    4(%rsp), %eax
    addq    $16, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 8
    ret
    .cfi_endproc

您可以看到这两个函数现在编译为相同的代码。