Question

我正在阅读“C ++模板完整指南”一书，部分内容涉及元编程。有一个循环展开的例子（17.7）。我已经实现了点积计算程序：

#include <iostream>
#include <sys/time.h>

using namespace std;

template<int DIM, typename T>
struct Functor
{
    static T dot_product(T *a, T *b)
    {
        return *a * *b + Functor<DIM - 1, T>::dot_product(a + 1, b + 1);
    }
};

template<typename T>
struct Functor<1, T>
{
    static T dot_product(T *a, T *b)
    {
        return *a * *b;
    }
};


template<int DIM, typename T>
T dot_product(T *a, T *b)
{
    return Functor<DIM, T>::dot_product(a, b);
}

double dot_product(int DIM, double *a, double *b)
{
    double res = 0;
    for (int i = 0; i < DIM; ++i)
    {
        res += a[i] * b[i];
    }
    return res;
}


int main(int argc, const char * argv[])
{
    static const int DIM = 100;

    double a[DIM];
    double b[DIM];

    for (int i = 0; i < DIM; ++i)
    {
        a[i] = i;
        b[i] = i;
    }


    {
        timeval startTime;
        gettimeofday(&startTime, 0);

        for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            double res = dot_product<DIM>(a, b); 
            //double res = dot_product(DIM, a, b);
        }

        timeval endTime;
        gettimeofday(&endTime, 0);

        double tS = startTime.tv_sec * 1000000 + startTime.tv_usec;
        double tE = endTime.tv_sec   * 1000000 + endTime.tv_usec;

        cout << "template time: " << tE - tS << endl;
    }

    {
        timeval startTime;
        gettimeofday(&startTime, 0);

        for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            double res = dot_product(DIM, a, b);
        }

        timeval endTime;
        gettimeofday(&endTime, 0);

        double tS = startTime.tv_sec * 1000000 + startTime.tv_usec;
        double tE = endTime.tv_sec   * 1000000 + endTime.tv_usec;

        cout << "loop time: " << tE - tS << endl;
    }

    return 0;
}

我正在使用xcode，我关闭了所有代码优化。根据这本书，我预计模板版本必须比简单循环更快。但结果是（t - Template，l = Loop）：

DIM 5：t = ~5000，l = ~3500

DIM 50：t = ~55000，l = 16000

DIM 100：t = 130000，l = 36000

此外，我试图使内联模板函数没有性能差异。

为什么简单的循环要快得多？

Answer 1

根据编译器的不同，如果不打开性能优化，可能不会发生循环展开。

很容易理解为什么：您的递归模板实例化基本上是创建一系列函数。编译器无法将所有这些转换为内联的展开循环，并且仍然保持合理的调试信息可用。假设在一个函数内某处发生了段错误，或抛出异常？您不希望能够获得显示每个帧的堆栈跟踪吗？编译器认为您可能需要这样做，除非您打开优化，这使您的编译器有权在您的代码上访问。

c ++循环展开性能

1 个答案: