Memset struct 變量分別與 memset 整個結構，哪個更快？

Question

假設我有這樣的結構：

struct tmp {
    unsigned char arr1[10];
    unsigned char arr2[10];
    int  i1;
    int  i2;
    unsigned char arr3[10];
    unsigned char arr4[10];
};

其中哪一個會更快？

(1) Memset 整個結構為 0，然后將成員填充為：

struct tmp t1;
memset(&t1, 0, sizeof(struct tmp));

t1.i1 = 10;
t1.i2 = 20;
memcpy(t1.arr1, "ab", sizeof("ab"));
// arr2, arr3 and arr4 will be filled later.

或者

(2) Memset 分離變量：

struct tmp t1;
t1.i1 = 10;
t1.i2 = 20;
memcpy(t1.arr1, "ab", sizeof("ab"));

memset(t1.arr2, 0, sizeof(t1.arr2); // will be filled later
memset(t2.arr3, 0, sizeof(t1.arr3); // will be filled later
memset(t2.arr4, 0, sizeof(t1.arr4); // will be filled later

就性能而言，對 memset 的多次調用（在結構的單獨成員上）比對 memset 的單個調用（在整個結構上）更快/更慢。

Answer 1

在沒有考慮特定系統的情況下討論這個問題並沒有真正的意義，除非你真的有一個性能瓶頸，否則思考這些事情也沒有什么成果。 我還是可以試試的。

對於“通用計算機”，您必須考慮：

• 對齊訪問
  在一個 go 中訪問一大塊數據通常會更好。 在潛在錯位的情況下，無論數據有多大，處理該問題的開銷代碼大致相同。 理論上假設這段代碼中的所有訪問都發生了錯位，那么 1 次 memset 調用優於 3 次。

  此外，我們可以假設結構的第一項是對齊的，但我們不能假設結構內的任何單個成員都是如此。 linker 將在對齊的地址分配結構，然后可能在其中的任何位置添加填充以補償未對齊。

  聲明您的結構時沒有考慮 alignment，所以這將是一個問題 - 編譯器將插入大量填充。

  （另一方面，整個結構上的 memset 也會覆蓋填充字節，這是一點點開銷代碼。）

• 數據緩存使用
  從上到下訪問相鄰 memory 的區域比從代碼中的多個位置訪問它的片段更“緩存友好”。 隨后訪問連續的 memory 意味着計算機可以將大量數據加載到緩存中，而不是從 RAM 中獲取數據，這樣比較慢。

• 指令緩存使用和分支預測
  在這種情況下不是很相關，因為代碼基本上只是在做原始副本並且沒有分支。

• 生成的機器指令數量
  這始終是代碼速度的一個很好的粗略指示。 顯然，有些指令比其他指令慢很多，但較少的指令通常意味着更快的代碼。 用 gcc x86_64 -O3 拆解你的兩個功能然后我得到這個：

   func1: movabs rax, 85899345930 pxor xmm0, xmm0 movups XMMWORD PTR [rdi+16], xmm0 mov QWORD PTR [rdi+20], rax mov eax, 25185 movups XMMWORD PTR [rdi], xmm0 movups XMMWORD PTR [rdi+32], xmm0 mov WORD PTR [rdi], ax ret func2: movabs rax, 85899345930 xor edx, edx xor ecx, ecx xor esi, esi mov QWORD PTR [rdi+20], rax mov eax, 25185 mov WORD PTR [rdi], ax mov BYTE PTR [rdi+2], 0 mov QWORD PTR [rdi+10], 0 mov WORD PTR [rdi+18], dx mov QWORD PTR [rdi+28], 0 mov WORD PTR [rdi+36], cx mov QWORD PTR [rdi+38], 0 mov WORD PTR [rdi+46], si ret

  這很好地表明了前一個代碼更高效，並且它也應該對數據緩存更友好，所以如果 (1) 沒有明顯更快，我會感到驚訝。

另請注意，如果您使用 static 存儲持續時間聲明此結構，您會將零輸出“外包”給程序設置.bss的 CRT 部分，並在 main() 甚至被調用之前執行。 那么這些 memset 都不需要了。 代價是啟動速度稍慢，但整體程序速度更快。