c++ - 使用C时间函数测量时间: are they code-reordering resistant?

Question

当我添加一段代码来测量 CPU 执行时间时，例如:

int main()
{
   clock_t init_time = clock(); // (1)
   your_fun(); // (2)
   printf("Seconds: %f", (double)(clock() - init_time) / CLOCKS_PER_SEC); // (3)
}

如果我以完全优化的方式编译那段代码，是否可以将代码重新排序，使 init_time 初始化在 your_fun 之后执行，这样你就什么都不测量了？换句话说，clock 是否有任何内存屏障机制来保护测量 block 不被重新排序？

如果 clock 不是抗重排序的:如果我将 (1) 和 (3) 移动到在不同编译单元中实现的新函数，那么编译器在编译 main, 看不到里面的东西，能不能防止这样的重排序？

我一直有这个问题，因为我通常会看到等待执行的时间(秒)与打印的执行时间(毫秒甚至 0)之间相互矛盾的执行时间。

C++ 时钟或本地时间函数怎么样？他们有类似的问题吗？

Answer 1

对时间读取函数的调用是系统调用:测量将准确地发生在正确的位置，相对于其他系统调用，包括 I/O 操作。这不是您要的:您正在为一个纯操作计时，一个没有 SE(副作用)的计算。

您希望计算恰好发生在两个系统调用之间的正确位置；您需要订购它，而不是完全优化它。

像往常一样，要阻止优化，请使用volatile:所有volatile操作都是副作用，就像一个系统调用(比如调用read或write)。

注意:您可能指望真正的单独编译来达到同样的效果；那是如果您确定不会应用全局程序优化。

根据定义，副作用永远无法重新排序。此外， volatile 读取具有不确定的值，即使是常量也是如此:

const volatile int indeterminate_zero = 0;

任何表达式中 indeterminate_zero 的每个实例都会产生编译器无法假定为 0 的 0。

您需要将计算与副作用放在一起，并使其依赖于未知值，以便计算准确地发生在您想要的位置。

在正确的位置插入 volatile 操作将以普通内存读取或写入的微不足道的成本做到这一点:对 volatile 全局整数类型的操作与常规(非 volatile)的成本完全一样) 在几乎所有编译器上禁用优化的类似操作。

重要的是，您将 volatile 读取视为特殊的 scanf 并将写入视为特殊的 printf，两者都不与任何 STDIO 流交互，并且它们的成本都极低，并且比调用普通系统调用(如 getpid、getppid、0 字节的 write...)更可移植。

(我没有发布带有可编译代码的完整答案，因为您没有提出带有我可以重新表述的可运行代码的完整问题。)

如果您不想打扰所有这些，只需使用单独的编译即可。所有常用的编译器都支持单独编译(编译器可以合法地强制您一次提交所有代码，但据我所知，没有一个这样做)。