Question

我最近编写了一个动态程序，用于计算两个DNA链序列之间的相似性（修改的编辑距离）（可能很长）。

我的代码就像（自分配以来不是实际代码）：

while(!file.eof){
   string line;
   int sizeY, sizeX;

   //get first strand
   getline(db, line)

   //second strand
   getline(db, line)

   double ** ary = new double[sizeY];
   //loop to initialize array

   for(i to sizeY)
   {
      for(i to sizex)
      {
            pair<string,string> p,d;
            p.first = "A";
            p.second = "T";
            d.first = "G";
            d.second = "C";
            //do some comparisons
      }
   }
}

上述代码大约需要40分钟才能完成约2400行的文件。如果我移动对p，d和嵌套for循环之外的赋值并运行完全相同的文件，它将在大约1分钟内完成。

我在其他帖子中读过，性能几乎相同。我也用-O2编译了它。

为什么上面的代码要慢得多？

Answer 1

考虑必须在内循环的每次迭代中发生的各种分配/解除分配。

在堆栈中分配配对对象
分配四个空字符串，每个字符串可能在堆上分配1个字节
四个字符串分配，可能需要4次堆释放和新分配
破坏涉及4堆解除分配的字符串
破坏对象

忽略堆栈分配（应该相对便宜），总共有8个堆分配和另外8个解除分配（或4/4的最佳情况）。如果这是一个调试版本，则检查每个堆操作可能会有额外的开销。

如果你的sizeX / sizeY常量是2400，那么你总共做了 9200万堆操作。如果你很幸运，每个循环都会分配相同大小的对象，因此每个操作都需要大约相同的时间。如果你运气不好，那么由于堆碎片，一些堆操作可能需要更长的时间才能完成。

正如您所发现的，显而易见的解决方案是将变量定义和赋值放在循环之外。如果在某个时刻在循环内覆盖它们，则只需重新分配对值。

Answer 2

通用答案：看起来你正在使用gcc（也就是说g ++）;你总是可以做g ++ -S [stuff]看看G ++对你的代码做了些什么（假设你可以很好地阅读汇编程序）。

具体答案：我很惊讶差异是40倍，但在你的代码中，每次你完成一个循环，它必须调用create_new_pair两次（而且我认为它必须做一点清理才能“释放”旧的一对，但考虑到它在堆栈上，我想这并不像我想象的那么难，或者至少我没有看到它...从Gcc读取代码比阅读C ++代码要容易得多目前）

Answer 3

这可能是因为变量是一个对象。由于p和d不是基本类型，除非编译器内联它的构造函数和析构函数（如果使用-O3而不是-O2可能会发生），它将构造并销毁两个std :: pair（因此四个std） :: string）每次迭代。如果它是一个原始变量（如int），即使您没有启用内联优化，编译器也可以优化它。

编辑：请注意，由于std :: string内部使用堆分配，因此即使内联也不会优化这些分配（但您仍然可以使用内联节省一些开销）。对于带有-O3的std :: int对，在循环内部或外部的性能应该相同。

Answer 4

在具有良好编译器的编译语言（至少是平庸的优化）中，在循环内声明的变量永远不会成为“失败者”，并且经常（特别是对于只有适度优化的编译器）将是“赢家” ”

但是，对于解释型语言，它可能会有所不同。每次通过循环时，解释器都需要分配变量位置，这可能很昂贵。

你可能还有一个设计糟糕的编译环境的“失败者”情况，即在堆栈上分配变量的代价很高。

虽然在任何这些情况下，我都会无法解释40：1的差异。我怀疑省略的代码可能包含一些重要的线索。

<啊> [啊，在重新阅读时（可能还有海报的重新编辑）我发现它不仅仅是变量DECLARATION，而是在循环之外被移动的OBJECT创建。]

内部可能存在长循环和声明变量

4 个答案: