Question

解决方案：显然罪魁祸首是floor()的使用，其性能在glibc中依赖于操作系统。

这是对前一个问题的后续问题：Same program faster on Linux than Windows -- why?

我有一个小的C ++程序，当用nuwen gcc 4.6.1编译时，在Wine上的运行速度比在Windows XP上快得多（在同一台计算机上）。问题：为什么会发生这种情况？

Wine和Windows的时间分别为~15.8和25.9秒。请注意，我所说的是相同的可执行文件，而不仅仅是相同的C ++程序。

源代码位于帖子的末尾。编译后的可执行文件是here（如果你足够信任我的话）。

这个特殊的程序没有任何用处，它只是我从一个更大的程序中归结的一个最小的例子。请参阅this other question以获得更精确的原始程序基准测试（重要!!）和最常见的可能性（例如其他程序在Windows上占用CPU，处理启动损失，系统调用的差异，如内存分配）。另请注意，虽然我在这里使用rand()来简化，但在原版中我使用了自己的RNG，我知道它没有堆分配。

我在这个主题上提出一个新问题的原因是，现在我可以发布一个实际的简化代码示例来重现这个现象。

代码：

#include <cstdlib>
#include <cmath>


int irand(int top) {
    return int(std::floor((std::rand() / (RAND_MAX + 1.0)) * top));
}

template<typename T>
class Vector {
    T *vec;
    const int sz;

public:
    Vector(int n) : sz(n) {
        vec = new T[sz];
    }

    ~Vector() {
        delete [] vec;
    }

    int size() const { return sz; }

    const T & operator [] (int i) const { return vec[i]; }
    T & operator [] (int i) { return vec[i]; }
};


int main() {
    const int tmax = 20000; // increase this to make it run longer
    const int m = 10000;
    Vector<int> vec(150);

    for (int i=0; i < vec.size(); ++i)
        vec[i] = 0;

    // main loop
    for (int t=0; t < tmax; ++t)
        for (int j=0; j < m; ++j) {
            int s = irand(100) + 1;
            vec[s] += 1;
        }

    return 0;
}

更新

似乎我将上面的irand()替换为确定性的内容，例如

int irand(int top) {
    static int c = 0;
    return (c++) % top;
}

然后时间差消失了。我想要注意的是，虽然在my original program我使用了不同的RNG，而不是系统rand()。我现在正在挖掘它的来源。

更新2

现在我将irand()函数替换为原始程序中的函数。它有点冗长（算法来自Numerical Recipes），但重点是要显示没有明确调用系统库（除了可能通过floor()）。但时间差仍然存在！

也许floor()可能是罪魁祸首？或者编译器生成其他内容的调用？

class ran1 {
    static const int table_len = 32;
    static const int int_max = (1u << 31) - 1;

    int idum;
    int next;
    int *shuffle_table;

    void propagate() {
        const int int_quo = 1277731;

        int k = idum/int_quo;
        idum = 16807*(idum - k*int_quo) - 2836*k;
        if (idum < 0)
            idum += int_max;
    }

public:
    ran1() {
        shuffle_table = new int[table_len];
        seedrand(54321);
    }
    ~ran1() {
        delete [] shuffle_table;
    }

    void seedrand(int seed) {
        idum = seed;
        for (int i = table_len-1; i >= 0; i--) {
            propagate();
            shuffle_table[i] = idum;
        }
        next = idum;
    }

    double frand() {
        int i = next/(1 + (int_max-1)/table_len);
        next = shuffle_table[i];
        propagate();
        shuffle_table[i] = idum;
        return next/(int_max + 1.0);
    }
} rng;


int irand(int top) {
    return int(std::floor(rng.frand() * top));
}

Answer 1

编辑：事实证明，我怀疑罪魁祸首是floor()而不是rand() - 请参阅 OP问题顶部的更新。

您的计划的运行时间由对rand()的调用支配。

因此，我认为rand()是罪魁祸首。我怀疑底层函数是由WINE / Windows运行时提供的，这两个实现具有不同的性能特征。

测试此假设的最简单方法是简单地在循环中调用rand()，并在两个环境中为相同的可执行文件计时。

编辑我看过WINE源代码，这是rand()的实现：

/*********************************************************************
 *              rand (MSVCRT.@)
 */
int CDECL MSVCRT_rand(void)
{
    thread_data_t *data = msvcrt_get_thread_data();

    /* this is the algorithm used by MSVC, according to
     * http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_pseudorandom_number_generators */
    data->random_seed = data->random_seed * 214013 + 2531011;
    return (data->random_seed >> 16) & MSVCRT_RAND_MAX;
}

我无权访问Microsoft's source code进行比较，但如果性能差异在于获取线程本地数据而不是RNG本身，那就不会让我感到惊讶。

Answer 2

维基百科说：

Wine是兼容层，而不是模拟器。它复制功能通过提供替代实现的Windows计算机 Windows程序调用的DLL，[citation needed]和一个进程替代Windows NT内核。这种复制方法与其他可能被视为仿真的方法不同， Windows程序在虚拟机中运行的地方。[2]葡萄酒是主要是使用黑盒测试逆向工程来编写的避免版权问题。

这意味着只要最终结果与本机Windows调用相同，wine的开发人员就可以用任何东西替换api调用。而且我认为他们不受限于需要使其与Windows的其余部分兼容。

Answer 3

据我所知，所使用的C标准库在两种不同的场景中会有所不同。这会影响rand（）调用以及floor（）。

来自mingw网站... MinGW compilers provide access to the functionality of the Microsoft C runtime and some language-specific runtimes.在XP下运行，这将使用Microsoft库。似乎很简单。

然而，葡萄酒下的模型要复杂得多。根据{{3}}，操作系统的libc开始发挥作用。这可能是两者之间的差异。

Answer 4

虽然Wine基本上是Windows，但你仍然在将苹果与橙子进行比较。同样，它不仅是苹果/橙子，牵引这些苹果和橙子的基础车辆也完全不同。

简而言之，您的问题可以简单地改为：“此代码在Mac OSX上的运行速度比在Windows上运行得快”并得到相同的答案。

Wine上的可执行文件运行速度比Windows快 - 为什么？

4 个答案: