我們如何編寫快取友好的程式碼以最大限度地提高效能？

快取友善的程式碼：了解局部性的重要性

簡介

簡介

在現代電腦中在系統中，高速緩存在減少存取資料所需的時間方面發揮著至關重要的作用。 「快取友善程式碼」經過最佳化，可利用快取的功能並最大限度地提高其效率。

快取不友善與快取友善程式碼

「快取不友善程式碼」指表現出較差局部性的程式碼，導致頻繁的快取未命中。當相關資料分散在記憶體中，需要取得多個快取行才能存取它時，就會發生這種情況。 另一方面，「快取友善程式碼」透過將相關資料在記憶體中緊密地保持在一起來提高局部性。這使得快取能夠有效地儲存程式在不久的將來可能需要的數據，從而減少快取未命中的次數。

• 快取友善程式碼的原則
• 時間局部性：程式碼應該存取最近使用過的數據，因為它很可能會被再次訪問很快。

空間局部性：相關資料應連續儲存在記憶體中。這允許快取同時獲取多個相關資料項。

• 最佳化快取友善程式碼
• 使用適當的容器： 像 std::vector這樣的容器連續儲存元素，使它們比像這樣的容器更適合快取std::list.
• 考慮資料結構和演算法設計： 演算法和資料結構的設計應考慮緩存局部性。快取阻塞是一種透過將資料劃分為適合快取行的區塊來提高局部性的技術。
• 利用資料結構：考慮多維數組中資料元素的順序。行優先排序（例如，首先訪問行）可能會比列優先排序導致更多的快取未命中，尤其是當快取行保存一行的多個元素時。
• 避免不可預測的分支： 管線架構依賴於程式碼順序來預取資料。不可預測的分支會破壞此過程，導致快取未命中。

避免虛擬函數：C 中的虛擬函數可能會因查找操作而導致快取未命中。

結論透過實現這些原則，開發人員可以編寫快取友好的程式碼最大限度地減少快取未命中並提高應用程式的效能。了解局部性對於優化現代電腦架構的程式碼至關重要。

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