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[信息技术] C++ 提速的新发现

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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

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    楼主
     楼主| 发表于 2022-9-24 22:54:26 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    C++ 比 Octave 慢好多,怎么破?) @$ O- X  x9 G7 ]" Q* _
    ! P$ F8 s1 Q% j2 u: G' N: s
    自相关两层循环,内层循环涉及浮点数计算,试验了一下把内层循环内部全都 comment out 只留个壳子,  但空的内层循环本身就把速度拉下来了,看来问题并不在浮点计算。( x2 k: p. h" |! A
    ) t3 l, g; X6 V9 T6 t! Y
    速度优化问题真的很有意思啊。& N2 x4 L3 I# T# S8 M
    - }9 G- I* Z% N8 z
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  • TA的每日心情

    5 小时前
  • 签到天数: 1809 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2022-9-24 23:04:16 | 只看该作者
    拉下来?拉多少?# o2 N/ J- |6 A
    把代码贴上来看看?
    . I5 N/ F) K* U* J" t/ i6 G3 {+ C$ e3 F# z6 J8 Z$ G
    难道分支预测不准破坏流水线执行?不该啊。
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    该用户从未签到

    板凳
    发表于 2022-9-24 23:15:41 | 只看该作者
    会不会代码本身的缺陷阻止了自动优化?另外,硬件配置和开发环境可能也有关系。
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  • TA的每日心情
    开心
    2024-4-22 03:36
  • 签到天数: 120 天

    [LV.7]分神

    地板
    发表于 2022-9-24 23:33:02 | 只看该作者
    Maybe Debug mode?
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

    5#
     楼主| 发表于 2022-9-24 23:54:10 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-24 23:57 编辑 ! g/ j, M2 f1 E: n' W, R
    数值分析 发表于 2022-9-24 23:04. w3 j( |) \8 K
    拉下来?拉多少?
    : R0 N; c$ ~! s. J% }, L7 _把代码贴上来看看?

    ; f1 J/ c8 l$ v" S: L) f8 u4 I. |. y
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    ; G' B8 s7 J$ z" w. f{' [9 V8 D8 H/ g: Q3 {* ~
            comp temp, xtimesy;$ Q+ Z* X0 P) |1 ^) q
            xtimesy.re = 0;. {, e* b+ L: [
            xtimesy.im = 0;
    8 V1 R! z% N2 F6 S; J9 I2 H/ W2 B        int j0 = lenB - 1;
    & W% }0 @6 s4 D7 r1 D0 {        int    i, j, i1, reali;
    4 H; m1 A1 a# s# ~' Y        if (lenA % 2 == 1)
    5 ?0 Y- c- ]. g% Y3 Y- N                reali = lenA + 1;
      y: T+ R) \! B& G2 @- a        else7 t, S: B# Y* N$ J% k
                    reali = lenA;: h& r( T! s6 S, L8 N$ m; E3 ?7 Z
            reali /= 2;3 z' C) d0 n, b0 H1 t0 z! K( F5 s

    ; z4 F" i! k9 v/ b9 o3 l0 h        int nconv = reali + lenB;
    , _. c# V) E* B1 C7 E0 ]9 d        //#pragma omp parallel for  `" n! R- s# C/ ]* v% F
            for (i = reali; i < nconv; i++)9 x  E- |% a/ k3 n  x
            {
    ' c, t5 M- Y- z( {# G4 g% @                temp.re = 0;
    - S# t. _! v/ b                temp.im = 0;
    ; E( P" S4 F/ w, v$ v7 ]# z                i1 = i;
    7 _9 i: I% B  L/ ?5 S                for (j = j0; j >= 0; j--)
    5 O$ ]+ J8 r7 V  L                {
    ! X( ~. n4 c$ d7 k/ o                        /* floating date operation */# n  c/ @9 R' Q* ?  ?8 O5 \, @: e; a+ I. u
                    }
    : r5 a+ k/ ~* \4 U& I
            }% }. @# \& W% `& R5 s4 ^; J
    }  z4 z! w+ |. j; l5 h
    9 [% X" T# z/ l" B
    xcorr函数代码如上,comp是复数struct, 做过长度为11、19两个矢量的测试,和octave结果完全一样
    ' ?2 A+ u  c* W5 g1 o6 L& U8 j; D7 F; K  ?1 J
    红色部分是内循环,现在其内部操作都comment out 了, j0大概是 6000。! o8 z6 G9 g- h
    现在call xcorr 100次,耗时78s.
    . ?- h0 P4 y: H" l1 n7 E. Y
    1 s- ?% Z0 B' Q* r! N, m! ]如果把红色部分内循环本身完全comment out, call xcorr 1000次,耗时 <1s.
    , B) `* b- o# K% O2 B0 r# u4 T5 e
    3 x+ ?3 G* q5 w; K# I" P0 ~0 H+ Z5 _
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

    6#
     楼主| 发表于 2022-9-25 00:17:17 | 只看该作者
    风雨无阻 发表于 2022-9-24 23:33
    * R& v7 S8 ^/ l7 @. A; \$ Y; Q4 a. ?Maybe Debug mode?

    , V( r# C7 L- Y& f$ V6 U* v
    9 t' F7 L; `- i+ J! y2 P不应该,看我上面的回复。
    5 ~: c) C6 N) s. Y( Y" {
    - a/ R: Z" g$ B) ?7 ?2 [我更怀疑是 VS 社区版的问题
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  • TA的每日心情

    5 小时前
  • 签到天数: 1809 天

    [LV.Master]无

    7#
    发表于 2022-9-25 00:20:10 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-25 00:24 编辑 / n/ V5 M' ]7 M# ]% j; c
    雷达 发表于 2022-9-24 23:54; b9 Q6 I5 S) I: z
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    2 q1 {4 ~7 u* E! w0 H; {; |{
    ) m' `% `9 Q) u        comp temp, xtimesy;
    & r- f  I& N3 w' l
    7 L: r9 _6 y5 x+ F' W/ u
    这个不是这么比的吧。。。
    & ~" i% X4 a  V5 h
    , D- y/ i9 v: a6 G您这个函数,不带内循环的话,汇编完总共操作也没几个(不到100个)。
    3 x4 Q& F1 ?1 N0 k$ _7 j. ^; b7 n, S2 A8 J% r9 y+ Q
    而加上内循环,光jmp和dec指令就至少多执行了6000个,慢个几十倍不是正常的么?
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

    8#
     楼主| 发表于 2022-9-25 00:46:56 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-25 01:09 编辑
    * B+ ^0 B3 D" b3 a
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20
    / F7 V/ Q$ O! Q# P这个不是这么比的吧。。。- _( c) B; R8 d
    ! H, T2 w. A5 B' O9 H- Y
    您这个函数,不带内循环的话,汇编完总共操作也没几个(不到100个)。

    6 h5 ?/ z9 @8 f! [. f1 i( x. ~' S8 D/ ^8 h
    有道理。: l# `, K9 W4 ?2 h- t( a
    所以存在内循环速度就上不去,把内循环取消,改成两个向量直接点乘再求和应该就会好得多,记得 numeric 库里有算向量内积的,我回头试试。4 f' l2 W" b/ }
    3 D5 v" D7 D) d
    我先尝试尽量用标准库,一个小程序,不想搞得太复杂。多谢了
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    该用户从未签到

    9#
    发表于 2022-9-25 01:27:53 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-25 00:46" Q; _  ], u- Q
    有道理。( t- _* Y2 g* O" E" X, s# z
    所以存在内循环速度就上不去,把内循环取消,改成两个向量直接点乘再求和应该就会好得多,这大 ...

    0 K' M' ~! |% ?5 l& I你两个试验之间就差了一个空循环, call 1000次按理不会有秒级差异,可能还是编译器优化的问题。举个例子,把循环本身翻译成机器指令loop或dec/jnz,两者速度上会差很多8 q/ J! F# @2 m+ }; B. r
    Why is the loop instruction slow? Couldn't Intel have implemented it efficiently?
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    10#
    发表于 2022-9-25 01:48:51 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20  B9 z0 U  O. ^
    这个不是这么比的吧。。。
    . ^5 Z7 o1 C& [3 B
    ' ?& q# w( L  V- f  T" v您这个函数,不带内循环的话,汇编完总共操作也没几个(不到100个)。
    而加上内循环,光jmp和dec指令就至少多执行了6000个
    / G% }+ [$ }/ X7 K3 G- m

    & d9 J' {: X" ]) H; |现在的CPU,可以把判断、jmp和dec指令全部融合进一个µOp(微操作,CPU内部流水线上的执行单位)。如果循环这样跑,花不了多少时间。
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  • TA的每日心情

    5 小时前
  • 签到天数: 1809 天

    [LV.Master]无

    11#
    发表于 2022-9-25 02:06:44 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-25 02:16 编辑 . E1 f* F. i- k# c0 h8 i3 g
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:48
    8 A$ R  z$ A9 H3 \1 y现在的CPU,可以把判断、jmp和dec指令全部融合进一个µOp(微操作,CPU内部流水线上的执行单位)。如果 ...

    - c6 h& G1 A3 E1 B; _7 B! O* m2 H7 g! n; A
    是的,兄台说的对。  S: M% W: w: L
    2 S/ D1 O8 C' Q$ D5 S' r
    其实我想说的是 真正数值计算部分和代码中其他不直接计算的overhead的比值这个事儿。
    . X4 |# L4 _4 O' f
    4 _! r* D& q0 f) n% z) R6 K" g雷达兄构造测试用例的时候,屏蔽掉了所有计算的部分,使得剩下的都是overhead,这样run time比较的结果就显得好像不合理了。如果把计算加回去,计算部分的run time会dominate,结果就不那么离谱了。因为不好说,所以用指令数对比的方式试图直观地说明这一点。
    6 g: f6 q# A9 w: i9 p9 @3 h, V( j
    4 ^- i, g) @0 X) t比如说,如果有计算,那么跑六千个循环相对于计算应该用不了多少时间。但是如果一边是什么都不做,另一边是六千个循环,那六千个循环比什么都不做慢几十倍了,就不是那么不合理了。
    4 H" T" _' q/ s$ P5 _
    & k0 X: M% e3 Z. Y2 w: R: u当然也有可能像兄台说的,是优化参数的问题,但我觉得更多地是测试用例设计的不合理。
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

    12#
     楼主| 发表于 2022-9-25 04:47:43 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-25 04:49 编辑
    5 H5 Q( S' ^6 L, ^3 C% R
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:27" `; }# j3 X1 \- n( F* n6 l
    你两个试验之间就差了一个空循环, call 1000次按理不会有秒级差异,可能还是编译器优化的问题。举个例子 ...

    4 h  a4 o6 T  D: j8 \. |! o: c: ^+ S( W' W* B
    又写了个小实验,没有调用子函数,双层循环,外层6千次,内循环30万次空转,有或没有空转内循环,时间差一倍,我上面这个差的太多了。
    7 b: p; S' w3 J2 e7 q. b3 h; m' m/ C. H! A0 R
    我已经完全懵了。
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    该用户从未签到

    13#
    发表于 2022-9-25 05:51:23 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-25 04:477 B# n! N/ H5 k7 n3 t
    又写了个小实验,没有调用子函数,双层循环,外层6千次,内循环30万次空转,有或没有空转内循环,时间差 ...

    8 k) I3 B+ q) B% T, \时间差一倍的结果可以接受。- T. u* m0 N4 c2 J; y

    - O) Y& [/ T$ m9 q$ Z你还是用profile工具看看吧。现在大家都主观瞎猜。
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  • TA的每日心情

    5 小时前
  • 签到天数: 1809 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-9-25 14:58:59 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-9-25 15:38 编辑 0 K$ X0 t; X4 L1 G7 P
    雷达 发表于 2022-9-25 04:47& {- J4 O( ?+ F. d0 x9 i8 ?# a
    又写了个小实验,没有调用子函数,双层循环,外层6千次,内循环30万次空转,有或没有空转内循环,时间差 ...
    2 |0 _/ r  l1 e) r9 \
    3 Y! E5 O9 k# [) d1 g
    0 {- _) @/ B& }0 U" j% }& j1 s

    * |3 K4 J5 z. K8 K# V能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
  • 签到天数: 1182 天

    [LV.10]大乘

    15#
     楼主| 发表于 2022-9-26 01:30:03 | 只看该作者
    本帖最后由 雷达 于 2022-9-27 01:17 编辑 9 H" w1 T' [9 `( C4 T
    数值分析 发表于 2022-9-25 14:58
    : g$ {5 w2 |; v7 H2 P7 r% h能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?

    . {  B/ s' F  s+ Y$ x' e9 J理了理思路,重新做了一个测试。6 Y! J6 f; l: K% |; h
    做了两个 vector 和 两个 float *, 都长 100000
    7 q3 q5 O9 x5 p外循环 6000,里面先做随机数生成,模拟真实环境,避免数据的 cache.
    & x/ Y3 G2 L3 L1 Q5 y$ K: u! {- i1 Z9 T
    内循环试了4种方法,
    9 a. d; \8 Z2 G8 v1 P4 k4 _2 q1. 直接调用 vector inner_product 247s
    5 a' @7 w5 d2 s0 [, r7 g( v. ]2. vector 循环点乘累加 237s
    % ~* r. P$ J' U! y% n! b! I. ]& k3. float * 循环点乘累加 204s5 v; [$ E' O. y4 y* d$ a
    4. 空循环 100000 次 202s
    3 r! b( m, X% Y9 P% i+ j# ?% Z) S
    1 i, _/ ]8 S, l; v1 b, Z不做内循环 200s) s8 _- m" w9 i
    0 l- i- C: ^6 P+ ]! @6 e) s
    你昨天说的对,内循环本身占比是很小的,大头在其他处理。
    ' ~) V' L/ y: D* O/ p( e另外可以看到, float * 循环点乘累加 并不差,比用vector 还更快。
    - M# x( ?$ J3 G! G, [# K5 @+ J! S
    至于我那个原始程序,还有一些疑问,见5楼,其他都不变仅仅是有无空的内循环就有很大不同,这是不对的,也许有一些其他缺陷我没有看到。(也许可以改成 while 试试)
    3 p) x& d& C- _  O# j6 V- G0 m8 h% f- O' K& C
    (为什么下面我贴的  b1 加 方括号里的 i , 显示出来却是 b1 ?方括号 i 消失了。 LOL . 改成  jj 好了,原来 方括号里的 i 是斜体标志  LOL)
    7 R" `  d0 _4 Z+ g, |) `5 {& s, F" N& n( _# ^; e' [0 I* d9 P
            std::vector < float > vec1(N);
    & C0 p' r7 `- k* V) `2 J1 B' e        std::vector < float > vec2(N);
    * X* Q+ [1 b  q9 \1 K. s        float* b1 = new float[N];
    7 r4 f, ^3 c3 Y( g4 r! Z- q        float* b2 = new float[N];
    ' Z0 ?* ?4 B" Q7 R5 \8 b" _8 F) \1 o; Y0 \& R
            for (int j = 0; j < 6000; j++)) D- O9 H4 @5 N' V# k) h4 A
            {
    ' W0 g+ z5 S! N  G                std::generate(vec1.begin(), vec1.end(), []() {
    0 L7 t8 x/ I/ h                        return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 23.23));;
    5 `( W' u" x* P                        });
    " w" n1 i: T# c( i6 ?5 T
    % p* a8 F8 M4 N9 I; W3 ?                std::generate(vec2.begin(), vec2.end(), []() {2 {8 r/ v: o$ V( d
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 24.31));;7 E3 M) u* C8 e- o
                            });
    : b9 @5 b' G) `, T/ Y+ i+ o! i0 O1 D
      Z) f7 S% }: f9 [& \/ P                for (size_t jj = 0; jj < vec1.size(); jj++)9 l  W3 z$ h8 _5 T
                    {
    * {* u: H1 Y7 Z9 y& ^7 L  `. k9 X                        b1[jj] = vec1[jj];
    : c1 V) q6 J8 c3 y; k                }  l; i# l% X* C" C

    + s6 y  r% N# P1 Q: `                for (size_t jj = 0; jj < vec2.size(); jj++)
    3 P  Z! q( V; Y! v0 y/ V+ E# b                {5 D; {' X& d$ }6 b
                            b2[jj] = vec2[jj];8 X, N' M( x, M
                    }
    & ^; \& ]; V6 a. ~1 Z" B
    / _0 g! j; p( D( X' _                //Method - 1  N=100000 247s  
    5 T7 z. u* _+ }  R  i1 {                //fresult = inner_product(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), 0);
    $ J0 }3 O" z$ i) A1 R+ B                                $ |; Y7 K, [/ o
                    //Method - 2  N=100000  237s
    & K9 I" i5 H  }; y' i* S                /*
    . g& w. `, G7 z5 [  p4 E/ f9 P                for (int jj = 0; jj < N ; jj++)
    - C/ G( i5 f8 f- g                {! B. i0 H! m  y
                            fresult += vec1[jj] * vec2[jj];
    6 ^3 ^0 M8 |, v9 P/ b0 x: ]                }
    $ _. e' v$ @  n' J                */* T7 T3 \6 S  H
                                    * y; S  F/ u% k  X
                    //Method - 3  N=100000 204s) Z9 w1 z  P- w; a* x
                    /*
    / ]( R1 Y9 ]) D$ J                for (int jj = 0; jj < N; jj++)
    1 E4 K/ n) R( c1 o* e                {
    4 k9 w. J7 `% F+ |/ Y3 t                        fresult += b1[jj] * b2[jj];
    6 Y! [  t" V  W. ]                }$ @, ?7 w  I% e! U
                    */
    5 m& h  z/ D# Z0 l
    7 @4 D; N4 ~( G1 l9 {' a                //Method - 4   202s
    # n- C4 i: d% n& D0 x0 k; F                /*
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-2-8 10:08
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    [LV.1]炼气

    16#
    发表于 2022-9-27 00:15:38 | 只看该作者
    瞎猜一下啊。把第一个的那个j定义成register变量会不会有不同?" {2 |/ v9 s/ }( M4 v/ g% U

    6 s* \" i7 Q5 L你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义了啊,你确定真的跑了6000次?. W8 b2 b; A# I0 d' V
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2024-12-25 23:22
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    [LV.10]大乘

    17#
     楼主| 发表于 2022-9-27 01:16:03 | 只看该作者
    机器猫 发表于 2022-9-27 00:15
    . f9 U; _& h" o* f  X瞎猜一下啊。把第一个的那个j定义成register变量会不会有不同?0 W2 ~9 r9 B7 y& b/ j

    5 C& ]+ R0 S# B1 E. I; _/ C你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义 ...

    8 l; I/ E( H' \% k* d内循环里面的 j 实际是 i, 为了规避爱坛显示的冲突帖子里临时改成了j, 现在是 jj 了。好累 、LOL: n8 L) c2 B* f) C

    + I* ?) h& P: M/ b不和它较劲了,瞎耽误工夫,我已经转到 ubuntu, 也准备顺便试试 avx2 向量化。
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-2-8 10:08
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    [LV.1]炼气

    18#
    发表于 2022-9-27 02:06:58 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-27 01:16
    5 y3 P5 f) G, p0 z$ x内循环里面的 j 实际是 i, 为了规避爱坛显示的冲突帖子里临时改成了j, 现在是 jj 了。好累 、LOL
    # }4 a+ A9 _% ~  Y1 h4 C; z  ]. i% e  b% D% d7 F8 d3 p; I
    不和它 ...
    ! @$ E% c" K, f

    3 s0 J' _0 U  u不过可以试试我说的register变量。前一个试验j是混在一堆其它变量里一起定义的,很有可能是在stack上,这样内存读写会更多,要是再碰上每次都需要加载cache就更慢了。6 x5 A% C3 [1 `
    后面一个是在循环那里定义的,说不定编译器就把它优化成register变量了
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    该用户从未签到

    19#
    发表于 2022-9-27 07:25:57 | 只看该作者
    一个无关问题,为什么爱坛的帖子里在我这里有好些奇怪的东东在里面,是防拷贝措施吗?
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    该用户从未签到

    20#
    发表于 2022-9-27 20:29:50 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-24 23:54
    6 k" O* `5 Y+ ?/ }8 `) fvoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)" v/ L& y. X, d5 s2 b$ P' l
    {0 X" T  h1 T/ D4 e! j. {
            comp temp, xtimesy;
    ; b3 s) N: W/ S# O# I/ t- q  M
    这个code里面如果Openmp没有被注释掉的话,那么temp那个变量应该是定义在循环里面,否则线程之间会存在争夺写入那个temp的风险。
    6 Y- M! l9 [1 x8 F/ R, I内层for循环如果没有内部操作的话,编译时应该被优化掉了,和你完全注册掉整个循环是一回事。可能你的编译设置没有打开优化?
    ( L8 w& f( X/ m8 D4 P$ @VS社区版没有问题,我工作用的就是社区版,设置正常的话不会比商业版差。以前游说头头用Intel Compiler,他说不想花钱,而且差不了多少,就一直用到现在。
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