C函数代码长度与处理器缓存

由于C是面向过程的语言，在使用C时，我总是使用顺序代码，自上而下作为一个或几个C函数运行

有时，我会编写1000行的函数。因为我认为函数调用有开销。虽然这不会复制代码，但我可以说在长函数中复制的代码少于5%

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那么，长函数对处理器缓存有什么影响呢？长函数会阻止更好的CPU缓存使用吗？CPU缓存是否像缓存整个C函数一样工作？如果处理器缓存不喜欢长函数，那么调用函数会更有效吗？

一般来说，可读性应该放在第一位，并且您可以将其视为“最后的”优化，不会为您带来显著的性能提升

今天的CPU正在缓存指令和数据。一般来说，您应该优化数据布局和内存访问模式，但指令的排列方式也会影响指令缓存的利用率

调用非内联函数实际上是一种无条件跳转，很像

jmp

指令。此跳转使CPU开始从内存中的另一个（可能很远）位置获取指令。如果在指令缓存中找不到这个新位置，CPU将暂停，直到相应的内存被带到那里。理论上，如果代码不包含跳转和分支，CPU可以尽可能主动地预取指令

而且，你永远不知道“太远”到底有多远。向前或向后跳转几千字节很可能会导致缓存命中，因为目前常用的指令缓存大约是32KB

这是一个非常棘手的优化，我建议您首先查看数据布局和内存访问模式

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另一个问题是在堆栈或寄存器中传递参数的开销。对于今天的CPU来说，这不是什么问题，因为整个堆栈在数据缓存中通常是“热”的，寄存器重命名甚至可以消除寄存器到寄存器移动到no-op的情况。

是的，函数调用有一些开销。然而，在过去25年左右的时间里，这一开销非常小，几乎无法衡量。长函数对缓存的影响可能只有在循环中包含大量代码时才会明显。我的小费？可读性FTW！当我说“其他人”的时候，我的意思是几个月后你也要写一些其他人容易阅读和理解的代码。但是函数会影响处理器缓存吗？如果长函数不适合处理器缓存，那么短函数调用是否比CPU缓存好？长函数调用1000行是正常的？是的，正确，我最终在循环中有很多代码，比如在循环中有100行。我不会说有这么长的函数是不寻常的，但由于可读性（还有可维护性！）大多数人避免编写如此长的函数的原因。经验法则：如果它能放入“页面”在您的编辑器中，它足够长了。谢谢您的回复。好的，那么条件跳转（例如，if，for，while循环）呢？一旦达到条件跳转，CPU会停止预取指令吗？这就是分支预测试图解决的问题。分支预测器会告诉CPU的其余部分最有可能的结果，并且它可以开始获取指令。它甚至可以推测性地执行一定数量的指令，在分支条件已知时反转它们的效果。好的，如果我使用长函数，那么堆栈中就会有很多局部变量。如果我使用很多函数，那么我将不得不将变量作为参数传递给函数，或者我将使用包含所有这些所需变量的结构对象，并在函数之间传递此结构指针。哪一个更好？far在指令缓存术语中的含义是什么？指令缓存可以处理排序函数（非内联）例如，进行递归调用而不进行内存访问，因为所有内容都在缓存中。此外，far在这里没有任何意义，因为cpu可以将指令缓存在很远的地方。它不需要缓存中间的代码。@Luiscolardo:的确，指令缓存可以容纳相距很远的指令块，并且所有内容都可以被缓存只要所有的块都适合缓存，就可以了，但许多远跳转（无论我们以何种方式定义“远”）的累积效应是，它会降低缓存的整体效率。简单地说，这意味着一旦缓存满了，另一个远跳转最终将需要从缓存中逐出其他东西。