Question

我们在使用OpenMP的项目上运行一些代码，但我遇到了一些奇怪的事情。我已经包含了一些播放代码的部分内容，以展示我所看到的内容。

测试比较在多线程循环中使用带有std :: string参数的const char *参数调用函数。这些函数基本上什么都不做，所以没有开销。

我看到的是完成循环所需时间的主要差异。对于执行100,000,000次迭代的const char *版本，代码需要0.075秒才能完成，而std :: string版本需要5.08秒。这些测试是在Ubuntu-10.04-x64上用gcc-4.4完成的。

我的问题基本上是否这完全是由于std :: string的动态分配以及为什么在这种情况下无法优化掉，因为它是const并且不能改变？

以下代码，非常感谢您的回复。

编译：g ++ -Wall -Wextra -O3 -fopenmp string_args.cpp -o string_args

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <stdint.h>

// For wall time
#ifdef _WIN32
#include <time.h>
#else
#include <sys/time.h>
#endif

namespace
{
  const int64_t g_max_iter = 100000000;
  std::map<const char*, int> g_charIndex = std::map<const char*,int>();
  std::map<std::string, int> g_strIndex = std::map<std::string,int>();

  class Timer
  {
  public:
    Timer()
    {
    #ifdef _WIN32
      m_start = clock();
    #else /* linux & mac */
      gettimeofday(&m_start,0);
    #endif
    }

    float elapsed()
    {
    #ifdef _WIN32
      clock_t now = clock();
      const float retval = float(now - m_start)/CLOCKS_PER_SEC;
      m_start = now;
    #else /* linux & mac */
      timeval now;
      gettimeofday(&now,0);
      const float retval = float(now.tv_sec - m_start.tv_sec) + float((now.tv_usec - m_start.tv_usec)/1E6);
      m_start = now;
    #endif
      return retval;
    }

  private:
    // The type of this variable is different depending on the platform
#ifdef _WIN32
    clock_t
#else
    timeval
#endif
    m_start;   ///< The starting time (implementation dependent format)
  };

}

bool contains_char(const char * id)
{
  if( g_charIndex.empty() ) return false;
  return (g_charIndex.find(id) != g_charIndex.end());
}

bool contains_str(const std::string & name)
{
  if( g_strIndex.empty() ) return false;
  return (g_strIndex.find(name) != g_strIndex.end());
}

void do_serial_char()
{
  int found(0);
  Timer clock;
  for( int64_t i = 0; i < g_max_iter; ++i )
  {
    if( contains_char("pos") )
    {
     ++found;
    }
  }
  std::cout << "Loop time: " << clock.elapsed() << "\n";
  ++found;
}

void do_parallel_char()
{
  int found(0);
  Timer clock;
#pragma omp parallel for
  for( int64_t i = 0; i < g_max_iter; ++i )
  {
    if( contains_char("pos") )
    {
     ++found;
    }
  }
  std::cout << "Loop time: " << clock.elapsed() << "\n";
  ++found;
}

void do_serial_str()
{
  int found(0);
  Timer clock;
  for( int64_t i = 0; i < g_max_iter; ++i )
  {
    if( contains_str("pos") )
    {
     ++found;
    }
  }
  std::cout << "Loop time: " << clock.elapsed() << "\n";
  ++found;
}

void do_parallel_str()
{
  int found(0);
  Timer clock;
#pragma omp parallel for
  for( int64_t i = 0; i < g_max_iter ; ++i )
  {
    if( contains_str("pos") )
    {
     ++found;
    }
  }
  std::cout << "Loop time: " << clock.elapsed() << "\n";
  ++found;
}

int main()
{
  std::cout << "Starting single-threaded loop using std::string\n";
  do_serial_str();
  std::cout << "\nStarting multi-threaded loop using std::string\n";
  do_parallel_str();

  std::cout << "\nStarting single-threaded loop using char *\n";
  do_serial_char();
  std::cout << "\nStarting multi-threaded loop using const char*\n";
  do_parallel_char();
  }

Answer 1

我的问题基本上是否这完全是由于std :: string的动态分配以及为什么在这种情况下无法优化掉，因为它是const并且不能改变？

是的，这是由于每次迭代都为std :: string分配和复制。

sufficiently smart compiler可能会对此进行优化，但目前的优化器不太可能发生这种情况。相反，你可以自己提升弦：

void do_parallel_str()
{
  int found(0);
  Timer clock;
  std::string const str = "pos";  // you can even make it static, if desired
#pragma omp parallel for
  for( int64_t i = 0; i < g_max_iter; ++i )
  {
    if( contains_str(str) )
    {
      ++found;
    }
  }
  //clock.stop();  // Or use something to that affect, so you don't include
  // any of the below expression (such as outputing "Loop time: ") in the timing.
  std::cout << "Loop time: " << clock.elapsed() << "\n";
  ++found;
}

Answer 2

更改：

if( contains_str("pos") )

为：

static const std::string str = "pos";
if( str )

改变一切吗？我目前最好的猜测是每个循环的std::string隐式构造函数调用会引入相当大的开销并尽可能地优化它，但我怀疑这仍然是一个足够难的问题。

Answer 3

std::string（在您的情况下是临时的）需要动态分配，与循环中的其他所有内容相比，这是一个非常慢的操作。 COW也有标准库的旧实现，在多线程环境中也会变慢。话虽如此，没有理由为什么编译器不能优化临时字符串创建并优化掉整个contains_str函数调用，除非你有一些副作用。由于您没有为该功能提供实现，因此无法确定它是否可以完全优化。

多线程性能std :: string

3 个答案: