c++ - std::alignas 如何优化程序的性能？

Question

在 32 位机器中，一个内存读取周期获取 4bytes个数据。
因此，对于读取缓冲区以下内容，读取下面提到的 128 个缓冲区需要 32 个读取周期bytes。

char buffer[128];

现在，假设我已经按照下面提到的方式对齐了这个缓冲区，那么请告诉我它将如何使它更快地阅读？

alignas(128) char buffer[128];

我假设内存读取周期将仅保持 4 个字节。

Answer 1

用于内存访问的寄存器的大小只是其中的一部分，另一部分是缓存线的大小。

如果一个缓存线是 64 字节并且你char[128]的自然对齐，CPU 通常需要操作三个不同的缓存线。使用alignas(64)or alignas(128)，只需要触及两个缓存行。

如果您正在使用内存映射文件，或者在交换条件下，则下一个级别的对齐开始：内存页面的大小。这将需要 4096 或 8192 字节对齐。

alignas()但是，如果指定的对齐方式大于编译器使用的自然对齐方式，我严重怀疑它是否有任何显着的积极影响：它显着增加了内存消耗，这可能足以触发更多的缓存线/内存页面在第一名。只有小的错位需要避免，因为它们可能会在某些 CPU 上引发巨大的减速，或者在其他 CPU 上可能是完全非法/不可能的。

因此，真理只存在于测量中：如果你需要你能得到的所有加速，试试吧，测量运行时的差异，看看它是否有效。

Answer 2

在 32 位机器中，一个内存读取周期获得 4 个字节的数据。

没那么简单。仅仅“32 位机器”这个术语就已经太宽泛了，可能意味着很多东西。32b 寄存器（GP 寄存器？ALU 寄存器？地址寄存器？）？32b地址总线？32b数据总线？32b 指令字长？

以及由谁“读取内存” 。中央处理器？缓存？DMA芯片？

如果您有一个硬件平台，其中内存在单个周期中读取 4 个字节（按 4 对齐）并且没有任何缓存，那么alignas(128)将没有区别（比alignas(4)）。