访问未初始化的值会导致性能下降吗？

Question

我正在优化一个矩阵数值热点。

目前，我正在做阻塞和loop unrolling 以提高性能。但是，我故意避免剥去边框。相反，我让阻塞步骤溢出，当然，算法随后会触及未初始化的值。

但是，矩阵被慷慨地预先分配以应对溢出，所以我实际上并没有非法访问内存位置。

我不剥皮有几个原因：

• 懒惰
• 由于剥落边框的位置非常糟糕，性能受到影响。
• 避免复杂的边框剥离代码。

但是，我想知道这些触及未初始化值的溢出访问是否真的会导致性能下降？

我可以预见地知道未初始化的访问发生在哪里，并且它们也通过 valgrind 报告。我还使用 Intel 的 VTune 对代码进行了概要分析，并且看不到任何表明性能下降的迹象。

Answer 1

只是为了摆脱迂腐的东西：

根据标准，如果您使用未初始化的数据，可能会发生坏事。 （该标准允许可能触发异常的“陷阱”值。）但出于所有实际目的，这可能不适用于此处。

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如果您正在处理整数，访问和操作未初始化的数据不会影响性能。 （除除法外，所有操作通常都是固定延迟）

对于浮点数，有两个问题：

1. Signalling NaNs
2. Denormalized Values

根据环境，信号 NaN 可能会触发硬件异常。所以这实际上是一个正确性问题，而不仅仅是性能问题。

非正规浮点数与此有关，这可能违反直觉。然而， 未初始化的数据很可能被非规范化。

And you really don't want to be messing with denormalized floating-point.

因此，如果您很不幸地使未初始化的值甚至具有一个非规范化值，那么在每次循环迭代结束时，您可能会遇到令人讨厌的 100 多个循环惩罚。现在取决于循环的大小，这可能重要也可能不重要。

也就是说，为什么未初始化的数据容易被非规范化？如果浮点值的前几位为零，则它被非规范化。就这么容易。如果数据曾经是一个整数，或者是一个 64 位的指针……当重新解释为浮点值时，它会被非规范化。

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建议：

• 零初始化数据。如果太昂贵，至少将端点初始化为零。
• 通过放入清理代码来避免访问未初始化的数据。像Duff's Device 这样的东西可能是合适的。虽然我通常更喜欢一组二进制减少 if 语句。