Question

假设我们有一个Fortran函数（例如数学优化算法）作为输入，另一个Fortran函数：

myOptimizer(func)

现在，根据用户的选择，输入功能可以来自几个不同功能的列表。这个选择列表可以通过if-block实现：

if (userChoice=='func1') then
    myOptimizer(func1)
elseif (userChoice=='func2') then
    myOptimizer(func2)
elseif (userChoice=='func3') then
    myOptimizer(func3)
end if

或者，我也可以定义函数指针，并将其写为，

if (userChoice=='func1') then
    func => func1
elseif (userChoice=='func2') then
    func => func2
elseif (userChoice=='func3') then
    func => func3
end if
myOptimizer(func)

根据我使用带有O2标志的英特尔Fortran编译器2017的测试，第二种实现方式恰好比几个因素慢（比if-block实现慢4-5倍）。从软件开发的角度来看，我非常喜欢第二种方法，因为它会产生更加简洁和清晰的代码，至少在我的问题中，有一个固定的工作流程，具有不同的工作流输入功能。但是，在这个问题上，表现同样重要。

在所有Fortran代码中，间接函数调用是否会导致性能下降？或者它是编译器相关的问题？有没有使用间接函数调用而没有性能损失的解决方案？其他语言如C / C ++怎么样？

Answer 1

这是一个纯粹的猜测，基于编译器通常如何工作以及可能解释4-5x性能差异的原因。

在第一个版本中，编译器可能会将myOptimizer()内嵌到每个调用网站中，其中func1，func2和func3内联到优化程序中，因此当它运行时没有实际的函数指针或函数调用发生。

间接函数调用并不比现代x86硬件上的常规函数调用昂贵得多。这是缺乏内联真正的伤害，特别是对于FP代码。在函数调用周围溢出/重新加载所有浮点寄存器是很昂贵的，特别是如果函数相当小的话。

即。你可能会伤到的是你的第二个版本说服编译器不要撤消间接。在C / C ++中也是如此。

手持编译器使快速asm可能意味着你必须以第一种方式编写它，除非有一个可以使用的配置文件引导优化选项，这可能会使编译器意识到这是一个热点，值得更加努力与源写的第二种方式。（对不起，我不使用Fortran，我只知道英特尔C / C ++编译器的一些选项，从http://gcc.godbolt.org/上查看其asm输出与gcc和clang）

要查看我的假设是否正确，请检查编译器生成的asm。如果第一个版本实际上没有将函数指针传递给myOptimizer的独立定义，但是第二个版本确实存在，那可能就是它的所有内容。

有关查看编译器输出的更多信息，请参阅How to remove "noise" from GCC/clang assembly output?。 Matt Godbolt的CppCon2017演讲：“What Has My Compiler Done for Me Lately? Unbolting the Compiler's Lid”是阅读编译器输出的好介绍以及你可能想要的原因。

由于使用函数指针代替if-block而导致的效率损失

1 个答案: