c++ - 堆栈、高速缓存未命中和虚拟内存

Question

一般来说，我记得程序的堆栈是内存中以特殊方式处理的特殊部分(通过LIFO结构，即一个“堆栈”)。

我在 Linux 中使用 C 和 C++ 工作，我不确定以下几点

1. 堆栈是一 block 通用内存，这是否意味着在 Linux 进程中它应该位于该进程的虚拟内存的某个页面中？

2. 我习惯于知道，如果一 block 内存(我一直只考虑堆)驻留在 L1 缓存中，检索起来会比 L3 缓存更快。它也适用于堆栈吗？

现在堆栈通常比堆快，但如果第 2 点为真，堆栈中的一些数据可能仍然在 L3 行中并导致系统变慢。

我在以下方面的推理是否正确，还是我遗漏了什么？

Answer 1

它是特定于处理器的:AMD 和英特尔在做不同的事情，甚至在每个品牌中它也是特定于型号的。

一些处理器(我忘了是哪个，也许是旧的 AMD)正在关联堆栈 机器 指令(即 PUSH、POP、RET 和 CALL 等...)到 L1 缓存。

顺便说一句，Andrew Appel 写道(在上个世纪)garbage collection can be faster than stack allocation (对于使用 CPS 技术编译的 SML)，但是，IIRC，这在今天不太正确，因为当前处理器有一些与 call stack 相关的行为到缓存。

但我相信调用堆栈的热门部分通常在 L1 缓存中(即使没有硬件来帮助)，因为那里的数据(局部变量、返回地址...)经常被访问。

当然，调用栈在virtual memory中;使用 proc(5) ，例如尝试

 tail /proc/$$/maps

(你可以使用 cat 而不是 tail )来获得也许:

7f6366db5000-7f6366dd5000 r-xp 00000000 08:11 2100860                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7f6366fac000-7f6366fb0000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f6366fcc000-7f6366fd3000 r--s 00000000 08:11 964796                     /usr/lib/x86_64-linux-gnu/gconv/gconv-modules.cache
7f6366fd3000-7f6366fd5000 rw-p 00000000 00:00 0 
7f6366fd5000-7f6366fd6000 r--p 00020000 08:11 2100860                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7f6366fd6000-7f6366fd7000 rw-p 00021000 08:11 2100860                    /lib/x86_64-linux-gnu/ld-2.19.so
7f6366fd7000-7f6366fd8000 rw-p 00000000 00:00 0 
7fff59aa1000-7fff59ac2000 rw-p 00000000 00:00 0                          [stack]
7fff59bfe000-7fff59c00000 r-xp 00000000 00:00 0                          [vdso]
ffffffffff600000-ffffffffff601000 r-xp 00000000 00:00 0                  [vsyscall]

注意 [stack] 段。

另请阅读 ASLR & vdso(7)

根据(CPU caches 的)定义，L1 缓存通常包含最常访问的数据。缓存未命中代价高昂(访问 RAM 棒中的数据可能比访问 L1 缓存慢 100 倍)。