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linux编程的108种奇淫巧计-3(magic 2)
2010-11-05 14:11:03      个评论      
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 在编码的时候,编译器生成什么样的代码,往往我们是不清楚的,但一旦清楚了以后,就能利用这种性质来做一些优化,当然这种优化可能是有限的,但在累积的效应下,这些优化会显得很大,比如每天省1毛钱,省一辈子,也是一笔不小的开销。

     我们来用一段简单的代码来说明这个问题,下面这段代码可能太平平无奇了,其中结构体test_1是3个字节,而test_2是4个字节,为了让test_2凑够2的倍数,特别加了一个padding字段。

     详细的过程参见代码和附带的注释信息,我们把最后的结论提前,因为代码和分析有点长。

     结论如下:

     1)在结构体大小的选择上,我们尽可能选择2的幂,2,4,8,16

     2)在做乘法时,尽可能选择2的幂,这样可以大大加快计算速度。

     3)在设定一些变量时,尽可能选择2的幂,512,1024,而不是选择整数例如500,1000,这在计算上都可能带来低效。

     最后本文介绍了gdb单步调试汇编的一些技巧,如果看寄存器的话,还可以加上display $rsp等命令,以后会有例子用到。

     我的实验环境为64位系统,32位也基本类似,希望有兴趣的读者可以自行实验,获得更加真实的体验。

    

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

struct test_1
{
        char a;
        char b;
        char c;
};

struct test_2
{
        char a;
        char b;
        char c;
        char padding;
};

int main(void)
{
        int a,b,c,d;
        a = 0;
        b = 1;
        c = 2;
        a *= 2;
        b *= 3;
        c *= 4;
        d *= 50;
        //////////////乘法和加法的关系////////////////////////////


        test_1* p = (test_1*)malloc(10*sizeof(test_1));
        test_2* q = (test_2*)malloc(10*sizeof(test_2));
        printf("sizeof test_1:%d,test_2:%d ",sizeof(test_1),sizeof(test_2));
        //////////////结构体大小是2的倍数的好处///////////////////
        for(int i=0;i<10;++i)
        {
                p[i].a = 0;
                q[i].a = 1;
        }

        return 0;
}

   以上程序用g++ -g test.cpp -o test生成可执行程序。我们这里都没有使用编译器优化,有兴趣的读者可以看看

   g++ -O3 -g test.cpp -o test后的代码,很多地方在编译过程中就被略去了。

   可用objdump -d test看汇编代码,我们下面只给出gdp单步调试的过程。

(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x4005c0: file test.cpp, line 22.
(gdb) r
Starting program: /opt/intel/vtune/test/esp/test

Breakpoint 1, main () at test.cpp:22
22              a = 0;
(gdb) display /i $pc
1: x/i $pc  0x4005c0 <main+8>:  movl   $0x0,0xffffffffffffffd8(%rbp)
(gdb) ni
23              b = 1;
1: x/i $pc  0x4005c7 <main+15>: movl   $0x1,0xffffffffffffffdc(%rbp)
(gdb)
24              c = 2;
1: x/i $pc  0x4005ce <main+22>: movl   $0x2,0xffffffffffffffe0(%rbp)
(gdb)
25              a *= 2;
1: x/i $pc  0x4005d5 <main+29>: shll   0xffffffffffffffd8(%rbp)           //乘2的情况下,只需要一个shll指令就能完成
(gdb)
26              b *= 3;
1: x/i $pc  0x4005d8 <main+32>: mov    0xffffffffffffffdc(%rbp),%edx
(gdb)
0x00000000004005db      26              b *= 3;
1: x/i $pc  0x4005db <main+35>: mov    %edx,%eax
(gdb)
0x00000000004005dd      26              b *= 3;
1: x/i $pc  0x4005dd <main+37>: add    %eax,%eax
(gdb)
0x0000penny04005df      26              b *= 3;
1: x/i $pc  0x4005df <main+39>: add    %edx,%eax
(gdb)
0x00000000004005e1      26              b *= 3;
1: x/i $pc  0x4005e1 <main+41>: mov    %eax,0xffffffffffffffdc(%rbp)   //乘3的情况下,相当于2个加法,b=b+b;b=b+b
(gdb)
27              c *= 4;
1: x/i $pc  0x4005e4 <main+44>: shll   $0x2,0xffffffffffffffe0(%rbp)      //乘4的情况下,1个shll命令就能搞定
(gdb)
28              d *= 50;
1: x/i $pc  0x4005e8 <main+48>: mov    0xffffffffffffffe4(%rbp),%eax
(gdb)
0x000liang004005eb      28              d *= 50;
1: x/i $pc  0x4005eb <main+51>: imul   $0x32,%eax,%eax                //50不是2的倍数且不能靠有限加法来解决,只好用imul
(gdb)
0x00000000004005ee      28              d *= 50;
1: x/i $pc  0x4005ee <main+54>: mov    %eax,0xffffffffffffffe4(%rbp)
(gdb)
32              test_1* p = (test_1*)malloc(10*sizeof(test_1));
1: x/i $pc  0x4005f1 <main+57>: mov    $0x1e,%edi


。。。略去一部分分配和打印sizeof的汇编代码

(gdb)
0x000000000040062d      36              for(int i=0;i<10;++i)
1: x/i $pc  0x40062d <main+117>:        jmp    0x400659 <main+161>
(gdb)
0x0000000000400659      36              for(int i=0;i<10;++i)
1: x/i $pc  0x400659 <main+161>:        cmpl   $0x9,0xfffffffffffffffc(%rbp)
(gdb)
0x000000000040065d      36              for(int i=0;i<10;++i)
1: x/i $pc  0x40065d <main+165>:        jle    0x40062f <main+119>
(g

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