执行存储在数据段中的x86指令会导致性能下降？

我有一个简单的程序,首先将一些本机x86指令写入声明的缓冲区,然后设置一个指向此缓冲区的函数指针并进行调用.但是,当在堆栈上分配缓冲区时(而不是在堆上,甚至在全局数据区中),我注意到严重的性能损失.我验证了数据缓冲区中指令序列的开始是在一个16字节的边界上(我假设这是cpu需要(或想要)的内容).我不知道为什么它会在我执行指令的过程中产生影响,但在下面的程序中,“GOOD”在我的双核工作站上执行4秒钟,而“BAD”需要6分钟左右.是否存在某种对齐/ i-cache /预测问题？我对VTune的评估许可刚刚结束,所以我甚至无法对此进行分析:(.谢谢.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

typedef int (*funcPtrType)(int, int);

int foo(int a, int b) { return a + b; }

void main()
{
  // Instructions in buf are identical to what the compiler generated for "foo".
  char buf[201] = {0x55,
                   0x8b, 0xec,
                   0x8b, 0x45, 0x08,
                   0x03, 0x45, 0x0c,
                   0x5D,
                   0xc3
                  };

  int i;

  funcPtrType ptr;

#ifdef GOOD
  char* heapBuf = (char*)malloc(200);
  printf("Addr of heap buf: %x\n", &heapBuf[0]);
  memcpy(heapBuf, buf, 200);
  ptr = (funcPtrType)(&heapBuf[0]);
#else // BAD
  printf("Addr of local buf: %x\n", &buf[0]);
  ptr = (funcPtrType)(&buf[0]);
#endif

  for (i=0; i < 1000000000; i++)
    ptr(1,2);
}

运行此结果的结果是：

$cl -DGOOD ne3.cpp
Microsoft(R)32位C/C++优化编译器版本11.00.7022适用于80×86
版权所有(C)Microsoft Corp 1984-1997.版权所有.

ne3.cpp
Microsoft(R)32位增量链接器版本5.10.7303
版权所有(C)Microsoft Corp 1992-1997.版权所有.

/out:ne3.exe
ne3.obj
$time ./ne3
堆buf的地址：410eb0

真正的0m 4.33s
用户0m 4.31s
sys 0m 0.01s
$
$
$cl ne3.cpp
Microsoft(R)32位C/C++优化编译器版本11.00.7022适用于80×86
版权所有(C)Microsoft Corp 1984-1997.版权所有.

ne3.cpp
Microsoft(R)32位增量链接器版本5.10.7303
版权所有(C)Microsoft Corp 1992-1997.版权所有.

/out:ne3.exe
ne3.obj
$time ./ne3
本地buf的地址：12feb0

真正的6m41.19s
用户6m40.46s
sys 0m 0.03s
$

谢谢.

> Shasank

堆栈保护安全？

作为一个疯狂的猜测,您可能会遇到基于MMU的堆栈保护方案.许多安全漏洞基于故意的缓冲区溢出,将可执行代码注入堆栈.解决这些问题的一种方法是使用不可执行的堆栈.这会导致进入操作系统的陷阱,我认为操作系统或某些病毒SW可能会执行某些操作.

负i-cache一致性互动？

另一种可能性是使用对附近地址的代码和数据访问都会破坏CPU缓存策略.我相信x86实现了一个基本上自动的代码/数据一致性模型,这可能导致在任何内存写入上大量附近的缓存指令失效.你不能通过改变你的程序来不使用堆栈(显然你可以移动动态代码)来解决这个问题,因为堆栈是由机器代码一直编写的,例如,每当推送参数或返回地址时程序调用.

这些天CPU相对于DRAM甚至是外层缓存环都非常快,所以任何破坏内部缓存环的东西都会非常严重,而且它的实现可能涉及CPU实现中的某种微陷阱,其次是HW中的“循环”使事物无效.英特尔或AMD不会担心速度问题,因为对于大多数程序来说,它永远不会发生,而且一旦发生,它通常只会在加载程序后发生一次.