為什么在 for 循環中引用全局變量要慢得多？

Question

我正在讀一本書，上面說使用局部變量來消除不必要的內存引用。 例如，下面的代碼效率不高：

int gsum;  //global sum variable
void foo(int num) {
    for (int i = 0; i < num; i++) {
       gsum += i;
    }
}

使用以下代碼效率更高：

void foo(int num) {
    int fsum;
    for (int i = 0; i < num; i++) {
       fsum += i;
    }
    gsum = fsum;
}

我知道第二種情況使用存儲在寄存器中的局部變量。 這就是為什么它要快一點，而在第一種情況下， gsum必須從主內存中檢索太多次。

但我還有疑問：

Q1- gcc 編譯器是否足夠聰明來檢測它並隱式使用寄存器來存儲全局變量，以便后續引用將完全像第二種情況一樣使用寄存器？

Q2- 如果由於某種原因編譯器無法優化，那么我們仍然有緩存。 從緩存中引用全局變量仍然非常快，但我看到一些使用局部變量的程序比引用全局變量的程序快 10 倍。 為什么是這樣？

Answer 1

Q1：其他函數可能會需要該寄存器，這些函數將在后續調用foo之間調用。 這意味着每當調用此函數時， gsum都需要在寄存器中進出。

Q2：包含gsum的頁面可能會在緩存中停留一段時間。 但是，根據您的計算機正在執行的其他操作，該頁面可能會被寫入交換空間，以便為其他頁面騰出內存空間。