Question

我编写了以下代码来模拟和简化我的应用程序中发生的事情。

在这种简化中，我有 if 和 else 分支执行相同的代码，但写入内存的不同部分。所以我想使用两个条目的数组，并根据语句条件更新第一个或第二个条目该解决方案带来了预期的加速。

但是在执行期间，每次迭代都有随机访问，这种改进几乎消失了。为了显示这种奇怪的行为，我使用了模板来激活或停用if语句和随机访问的使用，即.. useif ：使用if语句时为true，使用内存访问时为false rand_access ：当我们对每次迭代进行随机访问时为true，否则为false。

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <algorithm>
#define N 1000000000
using namespace std;
using namespace std::chrono;

template <bool useif, bool rand_access>
void exec(vector<int>& V, vector<bool>& B) {
    auto start = high_resolution_clock::now();
    int sum[2], sum1 = 0, sum2 = 0;
    sum[0] = 0; sum[1] = 0;
    for ( int i = 0; i < N; i++ ) {
        const int index = (rand_access) ? V[i] : i;
        if ( useif ){
            if ( B[index] ) sum2 += V[i];
            else sum1 += V[i];
        } else
            sum[B[index]] += V[i];
    }
    auto t = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(high_resolution_clock::now() - start);
    std::cout << "Time useif="<<useif<<", rand_access="<<rand_access<<" : " << t.count() << " ms" << std::endl;
    std::cout << (sum1+sum2+sum[0]+sum[1]) << std::endl;
}

int main() {
    vector<int> V(N);
    vector<bool> B(N, false);
    iota( V.begin(), V.end(), 0 );
    random_shuffle( V.begin(), V.end() );
    fill( B.begin(), B.begin() + B.size()/2, true);
    random_shuffle( B.begin(), B.end() );
    exec<false, false>(V, B);
    exec<false, true>(V, B);
    exec<true, false>(V, B);
    exec<true, true>(V, B); 
    return 0;
}

在我的机器上，用g ++编译--std = c ++ 11 -O3 -march = native -mtune = native，我得到以下结果：
时间useif = 0，rand_access = 0： 1518 ms
时间useif = 0，rand_access = 1： 10791 ms
时间useif = 1，rand_access = 0： 4384 ms
时间useif = 1，rand_access = 1： 12214 ms

因此，当 NOT 涉及随机访问时，加速 2.8 替换带有内存访问的if语句，否则性能确实如此关闭（ 1.1 加速）。

我不明白为什么会这样，我该怎么处理它，即如何优化 if语句知道 if 和 else 分支正在执行相同的代码？

Answer 1

使用数组优化if / else是正确的。它总能给你一个改进，但改进的意义也取决于其他因素。

您的实验显示了分支消除和缓存访问优化的相对影响。

当代码按顺序访问内存时，它会利用CPU缓存优化，因为引用的位置，＆＃34; pay＆＃34;仅用于其内存访问的一小部分。使用64字节高速缓存行，它就像一个令人难以置信的“买一个”，获得15个免费的＆＃34;存储在连续位置的4字节整数的策略。它可让您的CPU继续添加，只需很少等待内存中的数据。

当代码没有分支时，它利用了CPU指令管道。点击具有难以预测的条件的if会使管道停滞，因此在飞行中会有更少的指令＆＃34;在同一时间。

从分支随机访问到分支顺序访问可以节省7.8秒;消除分支可以为您节省2.8秒。

相比之下，在没有顺序访问的情况下消除分支只能提高1.5秒，因为当CPU等待内存时，消除管道停顿变得不那么重要了。

C ++优化if / else语句

1 个答案: