Question

作为练习，我在Darren Wilkinson的博客文章Gibbs sampler in various languages (revisited)中重写了示例程序。

代码如下所示。此代码在我的（5岁）机器上运行大约53秒，使用SBCL 1.0.56，使用buildapp创建核心映像，然后使用

运行它

time ./gibbs > gibbs.dat

由于这是如何计算帖子中其他语言的时间，我想我会做一些类似的事情帖子中的C代码大约在25秒内运行。如果可能的话，我想尝试加速Lisp代码。

##############################
gibbs.lisp
##############################
(eval-when (:compile-toplevel :load-toplevel :execute)
  (require :cl-rmath) (setf *read-default-float-format* 'double-float))

(defun gibbs (N thin)
  (declare (fixnum N thin))
  (declare (optimize (speed 3) (safety 1)))
  (let ((x 0.0) (y 0.0))
    (declare (double-float x y))
    (print "Iter x y")
    (dotimes (i N)
      (dotimes (j thin)
    (declare (fixnum i j))
    (setf x (cl-rmath::rgamma 3.0 (/ 1.0 (+ (* y y) 4))))
    (setf y (cl-rmath::rnorm (/ 1.0 (+ x 1.0)) (/ 1.0 (sqrt (+ (* 2 x) 2))))))
      (format t "~a ~a ~a~%" i x y))))

(defun main (argv)
  (declare (ignore argv))
  (gibbs 50000 1000))

然后我用gibbs调用sh gibbs.sh构建了可执行文件gibbs.sh

##################
gibbs.sh
##################
buildapp --output gibbs --asdf-tree /usr/share/common-lisp/source/ --asdf-tree /usr/local/share/common-lisp/source/ --load-system cl-rmath --load gibbs.lisp --entry main

在使用SBCL 1.0.56进行编译时，我得到了6个编译器注释，它在下面重现。我不知道该如何对待它们，但对任何提示都会感激不尽。

; compiling file "/home/faheem/lisp/gibbs.lisp" (written 30 MAY 2012 02:00:55 PM):

; file: /home/faheem/lisp/gibbs.lisp
; in: DEFUN GIBBS
;     (SQRT (+ (* 2 X) 2))
; 
; note: unable to
;   optimize
; due to type uncertainty:
;   The result is a (VALUES (OR (DOUBLE-FLOAT 0.0) (COMPLEX DOUBLE-FLOAT))
;                           &OPTIONAL), not a (VALUES FLOAT &REST T).

;     (/ 1.0d0 (SQRT (+ (* 2 X) 2)))
; 
; note: unable to
;   optimize
; due to type uncertainty:
;   The second argument is a (OR (DOUBLE-FLOAT 0.0)
;                                (COMPLEX DOUBLE-FLOAT)), not a (COMPLEX
;                                                                DOUBLE-FLOAT).
; 
; note: forced to do static-fun Two-arg-/ (cost 53)
;       unable to do inline float arithmetic (cost 12) because:
;       The second argument is a (OR (DOUBLE-FLOAT 0.0) (COMPLEX DOUBLE-FLOAT)), not a DOUBLE-FLOAT.
;       The result is a (VALUES (OR (COMPLEX DOUBLE-FLOAT) (DOUBLE-FLOAT 0.0))
;                               &OPTIONAL), not a (VALUES DOUBLE-FLOAT &REST T).

;     (CL-RMATH:RGAMMA 3.0d0 (/ 1.0d0 (+ (* Y Y) 4)))
; 
; note: doing float to pointer coercion (cost 13)

;     (SQRT (+ (* 2 X) 2))
; 
; note: doing float to pointer coercion (cost 13)

;     (CL-RMATH:RNORM (/ 1.0d0 (+ X 1.0d0)) (/ 1.0d0 (SQRT (+ (* 2 X) 2))))
; 
; note: doing float to pointer coercion (cost 13)
; 
; compilation unit finished
;   printed 6 notes

; /home/faheem/lisp/gibbs.fasl written
; compilation finished in 0:00:00.073

更新1：Rainer Joswig's answer指出SQRT的论点可能是否定的，这是是我看到的模糊编译器注释的来源，即

The result is a (VALUES (OR (DOUBLE-FLOAT 0.0) (COMPLEX DOUBLE-FLOAT))
    ;                           &OPTIONAL), not a (VALUES FLOAT &REST T).

编译器抱怨说，因为它不知道参数的值是否为正，结果可能是一个复杂的数字。由于在示例中，值x是与gamma分布不同的样本，它始终大于0. Stephan在SBCL用户邮件列表中有人指出了这一点，（参见线程"Optimizing a simple Common Lisp Gibbs sampler program"中的第二条消息，可以通过声明x大于或等于零来解决这个问题，

(declare (type (double-float 0.0 *) x))

有关相关文档，请参阅Common Lisp Hyperspec FLOAT types 和 Interval Designators

这似乎加快了代码的速度。它现在可靠地低于52秒，但仍然没有太大的收益。这也留下了关于

的注释

note: doing float to pointer coercion (cost 13)

如果出于某种原因无法修复，我想知道原因。此外，无论如何，对说明的含义的解释都会很有趣。具体来说，pointer这个词在这里意味着什么？这与C函数被调用的事实有关吗？此外，成本13似乎没有很有用。测量的是什么？

此外，Rainer建议可以减少耗尽，这可能会减少运行时间。我不知道是否可以进行减少，或者是否会减少运行时间，但我对意见和方法感兴趣。总的来说，似乎没有太多可以改善这个功能的性能。也许它太小而且简单。

Answer 1

请注意，Common Lisp有一个THE特殊运算符。它允许您为表达式结果声明类型。例如，这允许您在可能的情况下缩小类型。

例如(SQRT somefloat)的结果是什么？它可以是浮点数，但如果somefloat为负数，则可能是一个复数。如果你知道somefloat总是积极的（并且只有那时），那么你可以写(the double-float (sqrt somefloat))。然后，编译器可能能够生成更高效的代码。

另请注意，Common Lisp具有OPTIMIZE声明。如果您想要最快的代码，您需要确保相应地设置它们。可能仅适用于个别功能。通常，它比在全球范围内改变优化要好得多。

Common Lisp有一个函数DISASSEMBLE，可以让你查看已编译的代码。

然后是宏TIME。您从中获得的有趣信息包括它的功能。使用双浮点算法可能会有大量的浮点数。在SBCL邮件列表上寻求帮助是有用的。也许有人可以告诉你如何避免这种情况。

Answer 2

这对我有用：

(sqrt (the (double-float 0d0) (+ (* 2d0 x) 2d0)))

优化简单的Common Lisp gibbs采样程序

2 个答案: