C程序的执行速度突然提高

Posted 2023-04-13

【中文标题】C程序的执行速度突然提高

【英文标题】：C program's execution speed increases all of the sudden

【发布时间】：2018-10-30 16:26:35

【问题描述】：

我编写了一个 C 程序来将温度从华氏温度转换为摄氏温度。当我运行我的程序时，我注意到当循环即将结束时执行速度急剧增加（这不应该按照我的代码）。我试图用不同的值初始化循环，并改变了循环的结束，但行为仍然保持不变。

我附上一张图片并发布执行速度视频的链接。

我提供了视频，因此您可以看到当循环越过 399999 时，执行速度会提高，并且在图像中您可以看到编译器的一些细节/版本。

请告诉我为什么会这样。 谢谢。

Link to the video of execution speed

Link to the image of my ide

我的代码：-

// Program to convert temperature from 
// fahrenheit scale to celsius scale. 

#include <stdio.h>
main()

    float faren, celsius;
    for(faren=200000; faren<=900000; faren = faren+20)
    
        celsius = (5.0/9.0)*(faren-32);
        printf("%.f\t%3.5f\n",faren, celsius);
    

【问题讨论】：

我们应该在视频中期待什么，你能在问题中写下这个吗？ IDE 的屏幕截图如何与问题相关，您能否在问题中添加所有必要的信息？输入空格字符以在代码列表中创建空格可能会有所帮助。

printf 或您的控制台内部可能存在一些谜团。尝试在阈值以下和以上的部分使用perf record，看看您的时间是否花在不同的地方。

您可以发布相关代码的程序集吗？另外，您是否也在测量printf 的执行时间？ printf 执行时间是否在执行 3999999 次后增加，而 celsuis 计算执行时间保持不变？

“当循环即将结束时（不应该按照我的代码）”是什么意思？为什么循环不应该结束？

分而治之！仅使用计算和printf 重复测量。

【参考方案1】：

这只是您的操作系统为此进程分配了更多的 CPU 时间。

在基本术语中，我的意思是非常基本，您的操作系统（在本例中为 Windows）设置了一个具有给定持续时间的计时器，在持续时间结束后，它将更改当前进程并切换到下一个进程。这就是为什么你觉得你的电脑正在一起做几件事，你可以听音乐，也可以浏览网页。 （这个持续时间很短，取决于操作系统）

每当操作系统发现一个进程在给定的持续时间内没有完成时，它只会增加该进程的持续时间，以便下次轮到该进程时它有更多的时间来完成。

现在，当操作系统发现您的进程（正在运行的程序）在第一个持续时间后尚未完成时，下一次它将增加您的进程的持续时间，从而使 CPU 在您的进程上花费更多时间。

这将导致您的程序（它没有任何 CPU 节拍限制，因为它是一个简单的 C/C++ 程序）在一段时间后加速。

【讨论】：

好答案。还有大量其他编译器优化和 CPU 运行时优化，例如分支预测，但在某些时候我们必须记住，这不是在具有固定计算时间片的实时操作系统上运行的，我们不应该期望它会表现像这样。

不错的答案。实际上从这周开始我开始学习 C，而你的答案没有高级术语，这反过来又被我的代码行为所怀疑。

您能否提供有关操作系统反复增加分配给 CPU 绑定进程的量子的任何来源？

另外，这里加速的不是OP的C程序；这是一个简单的程序，可以在很短的时间内轻松生成所有结果。这里系统的负担将是渲染由其他进程处理的窗口。它们不是“完成”的过程；他们响应各种请求，更新他们的窗口并执行其他任务，然后等待更多。在这种情况下，我希望它们受 I/O 限制（等待设备），因此给它们更多 CPU 时间不会加快它们的速度。

除此之外，除非系统中还有其他重要工作正在进行，否则增加一个进程的量程不会给它更多的时间。当系统通常处于空闲状态时，任何新的 CPU 密集型进程都将获得大部分 CPU。它可能会得到一个单元，然后系统会检查，但是，由于系统大部分时间都是空闲的，通常没有其他东西可以运行，所以系统给它两个单元，然后是四个，然后是八个。但如果它只是一个，然后一个，然后一个，它仍然会占据大部分 CPU 时间，因为没有其他东西在竞争它。