Question

我偶然发现了一个似乎具有违反直觉性能影响的变化。任何人都可以为这种行为提供可能的解释吗？

原始代码：

for (int i = 0; i < ct; ++i) {
    // do some stuff...

    int iFreq = getFreq(i);
    double dFreq = iFreq;

    if (iFreq != 0) {
        // do some stuff with iFreq...
        // do some calculations with dFreq...
    }
}

在“性能传递”期间清理此代码时，我决定在dFreq块中移动if的定义，因为它仅在if内使用。有几个涉及dFreq的计算，所以我没有完全消除它，因为它确实节省了从int到double的多次运行时转换的成本。我预计没有任何性能差异，或者如果有的话，可以忽略不计的改进。然而，性能下降了近10％。我已经多次测量过，这确实是我所做的唯一改变。上面显示的代码片段在几个其他循环内执行。我在运行中获得了非常一致的时序，并且可以肯定地确认我所描述的变化会使性能降低约10％。我希望性能会提高，因为int到double转换只会在iFreq != 0时发生。

抄袭代码：

for (int i = 0; i < ct; ++i) {
    // do some stuff...

    int iFreq = getFreq(i);

    if (iFreq != 0) {
        // do some stuff with iFreq...
        double dFreq = iFreq;
        // do some stuff with dFreq...
    }
}

任何人都能解释一下吗？我正在使用带有/ O2的VC ++ 9.0。我只是想了解我在这里没有考虑的因素。

Answer 1

在使用iFreq进行计算之前，您应该在if（）之前立即将转换转换为dFreq。如果指令在代码中更远，则转换可以与整数计算并行执行。一个好的编译器可能能够将它推得更远，而一个不那么好的编译器可能会把它放在它落到的地方。由于您将其移动到整数计算之后，它可能无法与整数代码并行运行，从而导致速度减慢。如果它确实并行运行，那么取决于CPU（发出FP指令，其结果从未使用过，对原始版本影响不大）可能几乎没有任何改进。

如果你真的想要提高性能，许多人已经做了基准测试并按以下顺序对以下编译器进行排名：

1）ICC - 英特尔编译器 2）海湾合作委员会 - 一个很好的第二名 3）MSVC生成的代码与其他代码相比可能非常差。

如果他们拥有它，您可能还想尝试-O3。

Answer 2

在第一种情况下，getFreq的结果可能会保留在寄存器中并在第二种情况下写入内存？也可能是，性能下降与CPU机制有关，如流水线和/或分支预测。您可以检查生成的汇编代码。

Answer 3

这对我来说就像一个管道摊位

int iFreq = getFreq(i);
    double dFreq = iFreq;

    if (iFreq != 0) {

允许转换为与其他代码并行发生的因为dFreq没有立即使用。它给编译器一些东西在存储iFreq和使用它之间做，所以这种转换很可能 “自由”。

但是

int iFreq = getFreq(i);

if (iFreq != 0) {
    // do some stuff with iFreq...
    double dFreq = iFreq;
    // do some stuff with dFreq...
}

自从你开始使用double值后，可能会在转换为double后触及商店/参考档位。

现代处理器可以在每个时钟周期执行多项操作，但仅限于事物是独立的。引用相同寄存器的两个连续指令通常会导致停顿。实际转换为double可能需要3个时钟，但除了第一个时钟之外的所有时钟都可以与其他工作并行完成，前提是您没有参考指令或两个指令的转换结果。

C ++编译器在重新排序指令以获得利用这一点时非常擅长，看起来你的更改击败了一些不错的优化。

另一种（不太可能）的可能性是，当转换为float在分支之前时，编译器能够完全删除分支。无分支代码通常是现代处理器中的主要性能胜利。

看看编译器为这两种情况实际发出的指令会很有趣。

Answer 4

尝试在for循环之外移动dFreq的定义，但将赋值保留在for循环/ if块中。

也许在if中，每个for循环在堆栈上创建dFreq都会导致问题（虽然编译器应该处理这个问题）。也许是编译器中的回归，如果dFreq var在它创建的四个循环中，则在if内部为每次创建它。

double dFreq;
int iFreq;
for (int i = 0; i < ct; ++i) 
{
    // do some stuff...

    iFreq = getFreq(i);

    if (iFreq != 0) 
    {
        // do some stuff with iFreq...
        dFreq = iFreq;
        // do some stuff with dFreq...
    }
}

Answer 5

也许编译器正在优化它，在for循环之外定义。当你把它放在那里时，如果编译器优化没有这样做。

Answer 6

这种变化有可能导致编译器禁用某些优化。如果将声明移到循环上方会发生什么？

Answer 7

一旦我阅读了一篇关于优化的文档，该文档表示在使用之前定义变量，甚至之前都不是一个好的做法，编译器可以根据该建议优化代码。

这篇文章（有点陈旧但非常有效）说（有统计数据）类似的东西：http://www.tantalon.com/pete/cppopt/asyougo.htm#PostponeVariableDeclaration

Answer 8

很容易找到答案。只需要20 stackshots的慢速版本和快速版本。在慢速版本中，您将在大约2个镜头中看到它在快速版本中没有做的事情。您将看到它在汇编语言中停止的细微差别。

奇怪的C ++性能差异？

8 个答案: