了解汇编程序的原因之一是,有时可以使用汇编程序来编写比用高级语言(特别是C语言)编写的代码性能更好的代码。然而,我也听人说过很多次,尽管这并非完全错误,但实际上可以使用汇编程序来生成性能更好的代码的情况极其罕见,并且需要汇编方面的专业知识和经验。

这个问题甚至没有涉及到这样一个事实,即汇编程序指令将是特定于机器的、不可移植的,或者汇编程序的任何其他方面。当然,除了这一点之外,了解汇编还有很多很好的理由,但这是一个需要示例和数据的具体问题,而不是关于汇编程序与高级语言的扩展论述。

谁能提供一些具体的例子,说明使用现代编译器汇编代码比编写良好的C代码更快,并且您能否用分析证据支持这一说法?我相信这些案例确实存在,但我真的很想知道这些案例到底有多深奥,因为这似乎是一个有争议的问题。


当前回答

在Amiga上,CPU和图形/音频芯片会为了访问特定区域的RAM(具体来说是前2MB的RAM)而争斗。因此,当你只有2MB RAM(或更少)时,显示复杂的图形加上播放声音会杀死CPU的性能。

在汇编程序中,你可以巧妙地交错你的代码,使CPU只在图形/音频芯片内部繁忙时(即当总线空闲时)才尝试访问RAM。因此,通过重新排序指令,巧妙地使用CPU缓存,总线定时,你可以实现一些使用任何高级语言都不可能实现的效果,因为你必须为每个命令定时,甚至在这里或那里插入nop,以使不同的芯片不受彼此的雷达影响。

这也是为什么CPU的NOP (No Operation -什么都不做)指令实际上可以让你的整个应用程序运行得更快的另一个原因。

当然,这种技术取决于特定的硬件设置。这就是为什么许多Amiga游戏无法适应更快的cpu的主要原因:指令的计时错误。

其他回答

答案很简单……一个非常了解汇编的人(也就是他身边有参考资料,并利用每一个小处理器缓存和管道特性等)保证能够产生比任何编译器更快的代码。

然而,如今在典型的应用程序中,这种差异并不重要。

使用SIMD指令的矩阵操作可能比编译器生成的代码更快。

长波克,只有一个限制时间。当你没有足够的资源来优化每一个代码的变化,并花时间分配寄存器,优化一些溢出和诸如此类的事情时,编译器每次都会赢。对代码进行修改、重新编译和度量。如有必要重复。

此外,你可以在高水平方面做很多事情。此外,检查生成的程序集可能会给人一种代码是垃圾的印象,但实际上它的运行速度比您想象的要快。例子:

Int y = data[i]; //在这里做一些事情。 call_function (y,…);

编译器将读取数据,将其推入堆栈(溢出),然后从堆栈读取并作为参数传递。听起来屎?它实际上可能是非常有效的延迟补偿,并导致更快的运行时。

//优化版本 call_function(数据[我],…);//毕竟不是那么优化。

优化版本的想法是,我们降低了寄存器压力,避免溢出。但事实上,“垃圾”版本更快!

看看汇编代码,只看指令,然后得出结论:指令越多,速度越慢,这将是一个错误的判断。

这里需要注意的是:许多组装专家认为他们知道很多,但知道的很少。规则也会随着架构的变化而变化。例如,x86代码并不存在总是最快的银弹。如今,最好还是按照经验法则行事:

记忆很慢 缓存速度快 尽量更好地使用缓存 你多久会错过一次?你有延迟补偿策略吗? 对于一个cache miss,你可以执行10-100个ALU/FPU/SSE指令 应用程序架构很重要。 . .但是当问题不在架构上时,它就没有帮助了

此外,过于相信编译器会神奇地将考虑不周到的C/ c++代码转换为“理论上最优”的代码是一厢情愿的想法。如果你关心这个低级别的“性能”,你必须知道你使用的编译器和工具链。

C/ c++中的编译器通常不太擅长重新排序子表达式,因为对于初学者来说,函数有副作用。函数式语言没有受到这个警告的影响,但它不太适合当前的生态系统。有一些编译器选项可以允许宽松的精确规则,允许编译器/链接器/代码生成器改变操作的顺序。

这个话题有点死路一条;对于大多数人来说,这是无关紧要的,而剩下的人,他们已经知道自己在做什么了。

这一切都归结为:“理解你在做什么”,这与知道你在做什么有点不同。

很多年前,我教别人用c语言编程。练习是将图形旋转90度。他得到了一个花了几分钟才能完成的解,主要是因为他使用了乘法和除法等。

我向他展示了如何使用位移位重定义问题,在他拥有的非优化编译器上,处理时间缩短到大约30秒。

我刚刚得到了一个优化编译器,相同的代码在< 5秒内旋转图形。我看着编译器生成的汇编代码,从我所看到的,我决定我写汇编程序的日子结束了。

几乎任何时候编译器看到浮点代码,如果你使用的是旧的糟糕的编译器,手写的版本会更快。(2019年更新:对于现代编译器来说,这并不普遍。特别是在编译x87以外的东西时;编译器更容易使用SSE2或AVX进行标量数学运算,或任何具有平面FP寄存器集的非x86,不像x87的寄存器堆栈。)

主要原因是编译器不能执行任何健壮的优化。关于这个主题的讨论,请参阅来自MSDN的这篇文章。下面是一个例子,其中汇编版本的速度是C版本的两倍(用VS2K5编译):

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>

float KahanSum(const float *data, int n)
{
   float sum = 0.0f, C = 0.0f, Y, T;

   for (int i = 0 ; i < n ; ++i) {
      Y = *data++ - C;
      T = sum + Y;
      C = T - sum - Y;
      sum = T;
   }

   return sum;
}

float AsmSum(const float *data, int n)
{
  float result = 0.0f;

  _asm
  {
    mov esi,data
    mov ecx,n
    fldz
    fldz
l1:
    fsubr [esi]
    add esi,4
    fld st(0)
    fadd st(0),st(2)
    fld st(0)
    fsub st(0),st(3)
    fsub st(0),st(2)
    fstp st(2)
    fstp st(2)
    loop l1
    fstp result
    fstp result
  }

  return result;
}

int main (int, char **)
{
  int count = 1000000;

  float *source = new float [count];

  for (int i = 0 ; i < count ; ++i) {
    source [i] = static_cast <float> (rand ()) / static_cast <float> (RAND_MAX);
  }

  LARGE_INTEGER start, mid, end;

  float sum1 = 0.0f, sum2 = 0.0f;

  QueryPerformanceCounter (&start);

  sum1 = KahanSum (source, count);

  QueryPerformanceCounter (&mid);

  sum2 = AsmSum (source, count);

  QueryPerformanceCounter (&end);

  cout << "  C code: " << sum1 << " in " << (mid.QuadPart - start.QuadPart) << endl;
  cout << "asm code: " << sum2 << " in " << (end.QuadPart - mid.QuadPart) << endl;

  return 0;
}

和一些数字从我的PC运行默认版本*:

  C code: 500137 in 103884668
asm code: 500137 in 52129147

出于兴趣,我用dec/jnz交换了循环,它对计时没有影响——有时更快,有时更慢。我想内存有限的方面使其他优化相形见绌。(编者注:更可能的情况是,FP延迟瓶颈足以隐藏循环的额外成本。对奇数/偶数元素并行进行两个Kahan求和,并在最后添加它们,可能会加快2倍的速度。)

哎呀,我正在运行一个稍微不同的代码版本,它输出的数字是错误的(即C更快!)修正并更新了结果。