K&R练习题对原问题的回答

Question

我一直努力想办法解决7-8的K&R问题，直到我在这个网站上找到了this solution (with the original problem)。我无法对这个答案发表评论(可能是因为它的年龄)；我能在这个问题上得到实际投入的唯一方法就是贴出一个答案，我觉得这是不恰当的。因此，我决定根据所选的“答案”创建这个与此密切相关的问题，这在我看来是合乎逻辑的，直到我谈到这个问题(关于作为宏实现一个函数)：

“将其作为宏经常重复，并且由于比特掩蔽有固定的大小，节省空间很快就成为一种成本。”

唯一的问题是函数调用也需要时间。“跳转”到函数位置，为局部变量留出存储空间，然后实际计算比较，所有这些都需要时间。

那么，如何实现一个宏，该宏测试字符的ASCII值要比包含表查找的第一个函数慢(考虑到这一点)？

一个函数调用比比较两个整数(其中一个已经在内存中，其中一个是常量)花费的时间更短是怎么可能的？在我看来，对函数和宏的反复调用，随着时间的推移，仍然会导致宏运行得更快。

我的思维方式不对吗？我想这肯定是因为它不是在最初的问题中提出来的。

如果有人能对此有所了解，我会很高兴的。

Answer 1

首先，请注意他们提到的成本是大小，而不是速度。例如，让我们假设宏扩展到16字节的代码。让我们进一步假设函数编译成32字节的代码，调用函数需要6字节的代码(当然，这些代码都没有得到保证，但它们都可能至少在32位代码正确的大致范围内)。

在这种情况下，如果您使用一个函数，但只从一个地方调用它，您将得到38个字节的代码。如果使用宏，则只获得16字节的代码，节省了22字节。如果你在两个地方使用这个宏，你会得到32个字节的代码，而如果你使用了一个函数，则是44个字节--这仍然是一个节省，但更小的一个。让我们假设您是从代码中的10个不同位置使用它的。在这种情况下，宏将花费160个字节，但是函数只需要92个字节。

在现代处理器上，我还可以看到一个相当合理的论点，即函数也可以更快。大多数现代处理器都使用缓存。如果您使用的函数足够多，当您调用它时，它通常会在缓存中，这很可能比使用宏更快，在宏中，每次使用代码时，您都可能(更多)不得不再次从内存中获取代码。原因很简单:现代处理器的运行速度比内存快得多。

即使在最好的情况下，您也可以计划至少50 ns的延迟来从内存中获取一些数据( 75-100 ns是相当常见的)。作为平均值，让我们假设75 ns。一个典型的现代CPU每个时钟执行大约1.8个指令，在(例如) 2.5 GHz时，时钟周期时间为.4 ns。这意味着在75 ns中，它可以(平均)执行类似于75/0.4*1.8 = 337.5的指令。调用、执行和从我们在这里讨论的函数返回的地方大约有六条指令--所以在一个很紧的循环中，当您从内存中获取宏的代码时，当您可以在缓存中执行函数时，大约要执行56次。

当然，如果您只在一个紧循环中执行该操作，则大多数情况下宏也会在缓存中。当您从代码中的足够不同的位置调用该函数时，这个函数的优点就会发生，即使在循环的第一次迭代时，这个函数通常也在缓存中，这通常不是宏的情况。