Question

为了加快库中的计算速度，我决定使用std::valarray类。 documentation说：

std :: valarray和helper类被定义为没有某些别名的形式，因此允许对这些类进行操作优化，类似于在C中使用关键字limit的效果编程语言。此外，采取的功能和运营商 valarray参数允许返回代理对象编译器可以优化表达式，例如v1 = a * v2 + v3;作为执行v1 [i] = a * v2 [i] + v3 [i]的单个循环；避免任何临时或多次通过。

这正是我所需要的。当我使用g ++编译器时，它的工作方式如文档中所述。我开发了一个简单的示例来测试std::valarray的效果：

void check(std::valarray<float>& a)
{
   for (int i = 0; i < a.size(); i++)
      if (a[i] != 7)
         std::cout << "Error" << std::endl;
}

int main()
{
   const int N = 100000000;
   std::valarray<float> a(1, N);
   std::valarray<float> c(2, N);
   std::valarray<float> b(3, N);
   std::valarray<float> d(N);

   auto start = std::chrono::system_clock::now();
   d = a + b * c;
   auto end = std::chrono::system_clock::now();

   std::cout << "Valarr optimized case: "
      << (end - start).count() << std::endl;

   check(d);

   // Optimal single loop case
   start = std::chrono::system_clock::now();
   for (int i = 0; i < N; i++)
      d[i] = a[i] + b[i] * c[i];
   end = std::chrono::system_clock::now();
   std::cout << "Optimal case: " << (end - start).count() << std::endl;

   check(d);
   return 0;
}

在g ++上，我得到了：

Valarr optimized case: 1484215
Optimal case: 1472202

似乎所有操作d = a + b * c;实际上都放在一个周期中，这在保持性能的同时简化了代码。但是，当我使用Visual Studio 2015时这不起作用。对于相同的代码，我得到：

Valarr optimized case: 6652402
Optimal case: 1766699

差异几乎是四倍；没有优化！为什么std::valarray在Visual Studio 2015上无法按需工作？我做对了吗？如何在不放弃std::valarray的情况下解决问题？

Answer 1

我做对了吗？

您所做的一切正确。问题出在Visual Studio std::valarray的实现中。

为什么std::valarray不能在Visual Studio 2015上正常工作？

只需打开任何valarray运算符的实现，例如operator+。您会看到类似的内容（在宏扩展之后）：

   template<class _Ty> inline
      valarray<_Ty> operator+(const valarray<_Ty>& _Left,
         const valarray<_Ty>& _Right)
   {
      valarray<TYPE> _Ans(_Left.size());
      for (size_t _Idx = 0; _Idx < _Ans.size(); ++_Idx)
         _Ans[_Idx] = _Left[_Idx] + _Right[_Idx];
      return (_Ans)
   }

如您所见，将创建一个新对象，在该对象中复制操作结果。确实没有优化。我不知道为什么，但这是事实。在Visual Studio中，std::valarray的添加仅出于兼容性考虑。

为进行比较，考虑使用GNU implementation。如您所见，每个operator返回模板类_Expr，该模板类仅包含operation，但不包含数据。实际计算在assignment operator中执行，更具体地说，在__valarray_copy函数中执行。因此，在执行分配之前，所有操作都在代理对象_Expr上执行。只有调用operator=一次后，存储在_Expr中的操作才会在单个循环中执行。这就是为什么您使用g ++获得如此出色的结果的原因。

我该如何解决问题？

您需要在互联网上找到合适的std::valarray实现，也可以编写自己的实现。您可以使用GNU实现作为示例。

为什么在Visual Studio 2015中valarray这么慢？

1 个答案: