冒泡排序乱序速度慢于逆序探究

本文通过实验发现冒泡排序处理逆序数组比乱序数组更快,原因是CPU的流水线技术和分支预测。逆序数组使得分支预测100%正确,提高执行速度,而乱序数组导致分支预测正确率下降,影响速度。结论指出,该现象并非编译器优化引起,而是CPU内部机制造成。

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冒泡排序乱序速度慢于逆序探究



0x0 问题描述

现有两个整形数组,元素个数均为100000。组a为完全逆序,组b的顺序随机(非完全顺序)。对两数组使用冒泡排序,使之均变为完全顺序,组a耗时小

于组b(见截图)







                    组a耗时                                                        b耗时


环境:Linux

编译:g++






0x1 探究过程


经过分析,完全逆序与顺序随机的差别在于两层<for>循环中的<if>语句块是否执行,以及执行次数的多少。利用<g++ -S ex3-1>获得汇编代码,其中两层<for>循环的C++代码为:














汇编代码为(蓝色部分为方便理解做的注释)




事实上,此处的代码只是.cpp汇编后的代码,并非可执行文件反汇编的代码!















显然,如果 a[i]> a[i+1],那么将执行<jle .L4>条件转移指令;反之,则将顺序执行。


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