C语言 多次对函数进行基准测试-第一次之后的所有调用都将缓存指令

Question

我正在用C编写一个小型基准库，用于对单个函数进行基准测试。它的工作方式是，为基准测试函数提供一个指向不带参数和迭代次数的void函数的指针。然后，该函数返回包含

信息的struct。

然而，当查看单个结果时，我看到第一次调用占用了很多时间，然后调用占用了很少的时间。

所以我想知道:

1. 这是由于指令缓存?
2. 如果对第一个问题是肯定的，那么基准测试工具通常是如何符合这个要求的?第一个电话不包括在内吗?
3. 如果是第一个问题，是否存在缓存不应用于函数的情况?
4. 如果第一个问题是，缓存是否发生在整个函数或函数段?
5. 如果对第一个问题的回答是肯定的，还有什么我应该考虑的，我应该阅读和更好地理解?

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数据和代码

查询时间的函数:

double currentTime()
{
    struct timeval time;
    struct timezone timezone;
    gettimeofday(&time, &timezone);
    return time.tv_sec + time.tv_usec * 1e-6;
}

测试结果:

0.000319
0.000000
0.000000
0.000000
0.000001
0.000000
0.000000
0.000000
0.000000
0.000000
Total time: 0.000320
Average time: 0.000032
Worst time: 0.000319
Best time: 0.000000

没有优化标志的结果:

13.425430
13.349757
13.482863
13.129472
13.020705
13.672982
13.027595
13.139602
13.028962
13.107892
Total time: 132.385260
Average time: 13.238526
Worst time: 13.672982
Best time: 13.020705

产生此结果的被测试函数:

void test()
{
    unsigned int i = 0;
    while(i++ < UINT_MAX){}
}

文件:

CC = gcc
MAIN = main.c
SOURCES = lib/tb_time_handling.c lib/tb_rendering.c tb_benching.c
OUTPUT = main
FLAGS = -Wall -pedantic -O2
all: main
main: 
    $(CC) $(MAIN) $(SOURCES) -o $(OUTPUT) $(FLAGS)

Github repo with all code:

https://github.com/Ancide/TinyBench

编辑:忘了提到编译器和编译器标志

编辑2:添加git repo与所有的代码，以防有人想看到所有的

编辑3:添加不带O2标志的结果

Answer 1

这在虚拟内存操作系统中是正常的。第一次调用函数往往会产生一个页面错误，它会将可执行文件中的代码加载到RAM中。如果您对实际的代码性能感兴趣，那么您可以忽略第一个调用。如果你对实际的性能测量感兴趣，那么你就不要忽视它。