为什么栈内存和堆内存的 memset 性能不同？

Question

我正在对不同的编程语言进行基准测试，发现了一个有趣的问题。堆栈内存和堆内存的 memset 性能不同。我没有发现明显的原因。例如，缺页次数相同，编译出来的二进制代码也相同。测量的时间是访问时间，而不是分配时间。

有什么想法吗？

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/resource.h>
#include <string.h>

void perf_test(unsigned char* data, unsigned long total_size) 
{
    clock_t begin_t, end_t;
    begin_t = clock();
    
    memset(data, 1, total_size);

    end_t = clock();
    double duration = (double) (end_t-begin_t)/CLOCKS_PER_SEC;  
    printf("Duration %f", duration);
    
}

int main(int argc, char *argv[]) 
{   
    unsigned long total_size = 1024*1024*1024;

    // Run the program with some argument to run heap test, or without any argument to run stack test
    if (argc > 1) {
        printf("Heap test\n");
        unsigned char* data = (unsigned char*)malloc(total_size);
        perf_test(data, total_size);
        free(data); 
    } else {
        printf("Stack test\n");
        unsigned char data[total_size];
        perf_test(data, total_size);
    }

    return 0;
}

程序输出：

./stack_heap.exe
Stack test
Duration 0.125000

./stack_heap.exe 1
Heap test
Duration 0.609000

要编译程序，我使用以下命令：

gcc -O3 -Wl,--stack,1500000000 stack_heap.c -o stack_heap

Answer 1

基于堆栈的块将被预先分配，并且将通过

memset()

而不会出现页面错误。您已经告诉过两者的页面错误是相同的，但在基于堆栈的块的情况下不应该发生页面错误。在堆的情况下，在访问之前不会分配内存，因此，

memset()

调用实际上会有额外的处理来分配内存。我们可以验证这一点。在

memset()

之前，创建对数据块的一次访问，然后使用

memset()

测量性能