C++オブジェクトの少数が割り当てCPU時間の大部分を占める

Core Concepts

C++プログラムにおけるオンヒープオブジェクトの最適化の重要性を強調する。

Abstract

• C++では、スタックやヒープなどでオブジェクトを割り当てることができる。
• 大部分のオブジェクトはスタックに割り当てられ、しかしヒープ割り当てがCPUサイクルの85%を占めることが明らかになった。
• プロファイリングや動的解析ツールを使用して実際のデータ収集が行われた。
• ヒープとスタックのアロケーション方法に関する結果や考察が示された。
• 他の研究や将来的な研究方向も言及されている。

Stats

ヒープアロケーションは全体のCPUサイクル消費量の85%を占める。
平均CPUサイクル数はmalloc()ごとに200であった。

Quotes

"この研究は、C++プロジェクトにおける割り当て慣行を調査し、スタックとヒープへの割り当て頻度とトレードオフに焦点を当てました。"
"これらの結果は、現代のC++プログラミングにおいて効率的なメモリ管理慣行を形作るために、パフォーマンスとプログラムエレガンスをバランスさせるために情報提供されたアロケーション決定の重要性を浮き彫りにします。"

Key Insights Distilled From

A Minority of C++ Objects Account for the Majority of Allocation CPU Time

by Eugene Daras... at arxiv.org 03-12-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.06695.pdf

Deeper Inquiries

どうしてプログラマーはスタックよりもヒープ上でオブジェクトを割り当てますか？

プログラマーがオブジェクトをスタックではなくヒープに割り当てる理由の一つは、そのオブジェクトへのポインタが作成した関数よりも長く生存する必要がある場合です。また、コンパイル時にそのデータのサイズがわからない場合や、動的にメモリを確保する必要があるときもヒープ上での割り当てが選択されます。さらに、プログラマーたちがスタックとヒープ上での割り当てコストの違いを認識していない可能性もあります。この研究では、すべてのアロケーションを最適化しようという意図しない結果として、コンパイラーは堆積物（heap）へのアロケーションを最適化しようとします。

どうして静的解析ではなく動的カウント方法を選択した理由は何ですか？

静的解析では実行時エラー等考慮する必要性から実際のアロケーション数や種類等正確な情報収集難しく精度低下します。それに対し動的カウント方法は実際にバイナリファイル（executable binary file）ごとに実行され計測されるため現実的なアロケーション数取得可能です。これら二つ手法組み合わせれば未使用フレグメント等発見可能性高まっています。

GitHubリポジトリ数が限られていた場合でも、この研究結果は代表的だと言えますか？

GitHubリポジトリ数制約下でも本研究結果代表性持ち得ること可能です。ただし多様性拡大目指す観点から更多くGitHubレポシティリ分析望ましいです。技術面挑戦複雑さ及ぼす問題点有効利用質量増加重要視されます。