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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

    2025-9-22 22:19
  • 签到天数: 1183 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?
    ; k( H) f" j% w, N% p5 ~4 }  g( w/ k
    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。
    6 Y7 R3 b$ P7 f9 V/ X1 N# K
    " z, E& d# \  _$ b1 P速度优化问题真的很有意思啊。
    + {& h3 r( f! A5 _6 h% h. p- J9 @) P: E! t: ]* j1 L8 [
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  • TA的每日心情
    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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?0 ]% i+ L# E0 |1 \6 x6 M& t
    把代码贴上来看看?
    & A4 u' ^6 g2 U7 {/ ^9 x- N& ?0 m/ m! D% Q3 K# a/ B: a6 `
    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
    2026-2-24 07:04
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    [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

    2025-9-22 22:19
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    [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
    * V1 P6 C5 _* [+ k* I# t
    数值分析 发表于 2022-9-24 23:04
    0 ~$ V; F% |, R6 W拉下来?拉多少?" E3 g2 ?5 U5 _2 |6 M8 \5 B
    把代码贴上来看看?
    7 w( `1 s1 x9 A' M) R; z6 {$ V

    0 u% y# Y( d% x* P' L3 P3 evoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)# k' z3 t4 S+ l# u0 l; G, H+ X- r
    {
    ( q( b8 m, V" a" P        comp temp, xtimesy;
    7 N4 B% H. a) p) @& c9 }        xtimesy.re = 0;
    9 E& l4 d2 T& t. Z5 O        xtimesy.im = 0;8 f2 @! }9 Z0 w% ^& E3 s3 r
            int j0 = lenB - 1;
    / L: H" y$ o) j  V6 o: T& w! |' x        int    i, j, i1, reali;
    - l. @) D. `# u* w! `, @        if (lenA % 2 == 1)
    & {1 P% d3 H: s( x$ s6 V+ I                reali = lenA + 1;: E0 y. ^8 w, ]0 E2 {& w8 `
            else( P  N; r8 |6 F4 Y( P
                    reali = lenA;- F$ X6 o: a" o, C  |
            reali /= 2;) t+ b$ z2 V+ S' G5 ?" a. V; Z1 [
    7 C, C) q2 ?2 Q# t
            int nconv = reali + lenB;
    ( {4 \1 n: p: s        //#pragma omp parallel for
    9 \& l$ u# j/ t$ V        for (i = reali; i < nconv; i++)
    1 y( p* {  Y0 x) f1 t6 M( \6 F8 u        {! N+ U0 T. X5 m
                    temp.re = 0;  h0 T( V+ [9 k# @9 U+ c: I6 Q+ n
                    temp.im = 0;
    ' X  a: [8 C6 k9 R( J' _4 ^                i1 = i;( A$ c/ o6 Y3 C% y
                    for (j = j0; j >= 0; j--)
    0 f0 c+ s7 p! E  U                {1 A6 o9 t( i* ]
                            /* floating date operation */
      T. Q" N9 A- U, p) @, Y                }

    + M9 m0 u) H$ h, A0 X2 }- r# S" p        }0 i% P: i, {9 U( J( A
    }
    - w* P+ d" Q9 S7 V! d* U7 ~" I1 f  [. |, q: N4 h
    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
    9 T" |9 U. ?5 R+ m$ Z
    0 E" D; [3 o8 x/ j5 n红色部分是内循环,现在其内部操作都comment out 了, j0大概是 6000。$ B! J3 F3 [4 y5 M( b/ c2 k
    现在call xcorr 100次,耗时78s.
    % {0 T& N* y) {; ~( ^+ M5 r$ P( F( ~) _( K7 x
    如果把红色部分内循环本身完全comment out, call xcorr 1000次,耗时 <1s. 4 s+ t8 |+ \) {+ a3 }2 r! k; j
    * `2 F3 R) G/ j' ^( L5 T- a3 F. B9 y
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    2025-9-22 22:19
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    [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
    . x2 d* g6 c$ y* e  \9 X" sMaybe Debug mode?
    , w6 Z  h- G: j/ T% D) M2 Y# P
    ' `" e% d5 t; m' i0 P
    不应该,看我上面的回复。2 |' n. j9 i$ F3 U

    7 C/ @9 ^" J8 q我更怀疑是 VS 社区版的问题
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    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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 . Q" ~% a% p6 Y0 F1 n8 Z
    雷达 发表于 2022-9-24 23:54
    / h8 m$ R3 w* h0 |4 q5 A0 uvoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)* U& e7 t3 v# Z! S4 [1 i
    {
    9 B$ N3 }- [& \1 ~6 z6 Z        comp temp, xtimesy;

    0 v, M- U9 B, `; n4 a
    % z1 \" X' x& }* x2 t/ ~这个不是这么比的吧。。。
    " q/ @- e* g; j0 s7 d& @5 E3 b* ]- {
    5 L0 \) x$ a4 t! U% D. O- O# @" J, 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)。7 e9 r& R" k* P

    ( u* |$ h  y2 B, X- Z6 D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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    [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
    ; v  z5 \! _, @# l% x3 E7 ^
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20' |+ [# ]7 T$ O( Q9 G* P; j' X
    这个不是这么比的吧。。。
    2 Z8 _& I2 T  @5 H% }+ X1 |' r5 H3 J- r* T0 X3 _1 r0 n. ^$ J. 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)。

    - b0 y, t8 N0 E" r; |4 B
    - w5 w3 K6 F2 G0 n3 j5 f- g) x有道理。1 T. e$ |: n- E6 K0 d! z# w# H
    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 K- K7 B) `7 @% _) ^. r7 [# O) j  Z
    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
    , H  o' i  Z/ W3 i+ w, M有道理。* w& j  O% J+ _& F& y
    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 ...
    ( ~7 j6 K. N0 p( s( R& ^
    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9 c. m4 i% ^( ~: G0 h1 P
    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/ }8 N% B* p$ t
    这个不是这么比的吧。。。
    * [! g+ C$ N8 G6 S0 u& _$ h2 P( z* 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)。
    而加上内循环,光jmp和dec指令就至少多执行了6000个
    4 e2 y! B' A, k

    ( E6 r& q/ N0 ?# \; v. d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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    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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
    0 [) I% i  n, s" a/ a  p& f" H6 v* Q# W
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:480 A0 K9 j1 z$ R; p
    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 ...

    ( E( n% k* x( g
    ) q+ N  v9 y" L1 _是的,兄台说的对。
    6 S9 a9 B7 g* T+ L, w1 Y! V3 x! D- W' W. k" ]: J- `
    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。# Q  ?; V: @. _
    1 A2 }3 u$ P1 W4 E; _8 n0 x( j
    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。
    " O' Q0 I* D  q" p/ J" \5 B4 v! C: S8 o0 D+ W& s0 w0 I* C% U$ q
    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。
    & L3 _# |* f8 P' P- g/ V
    8 s$ G9 I0 @* _+ `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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    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
    * D+ P0 w3 [$ p- J4 u1 y
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:27( I: O+ A/ f& O) N7 P
    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 ...

    ! l+ q) ]3 k7 m( ^& j, d& F- b. z! h1 L, `4 n& 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,时间差一倍,我上面这个差的太多了。
    ) a7 Y5 W7 N5 F6 i6 T
    $ l6 \  \/ F. U8 G我已经完全懵了。
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    13#
    发表于 2022-9-25 05:51:23 | 只看该作者
    雷达 发表于 2022-9-25 04:47
    5 v+ t$ t3 b' z, I! \/ v+ N( v" y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 ...

    ! r4 [! k- m# Z) W7 q8 Q时间差一倍的结果可以接受。
    ; F+ F. K3 M5 T$ i' H( ]
    $ q/ _" V$ r) {) n% u  O  C6 `& p! `你还是用profile工具看看吧。现在大家都主观瞎猜。
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    开心
    2026-2-7 02:13
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    [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 " [/ X6 ]0 Y4 ~% y& Q, q7 N
    雷达 发表于 2022-9-25 04:47# \1 ^5 {# p1 P) s. M4 s! v/ Q
    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 ...

    # y! @4 [2 `7 ?) B8 U4 Z: D7 A& d& V
    ) d: v6 o7 o3 B' T
    - n# q/ r/ |% v& V- j5 ]9 W0 V7 h1 O) p
    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

    2025-9-22 22:19
  • 签到天数: 1183 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 $ o8 u: @8 k6 p. e& _
    数值分析 发表于 2022-9-25 14:58
    . t' D$ {% U' |( G能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?
    " k  o& |6 g0 Y- |# F
    理了理思路,重新做了一个测试。
    " f) \* \& X5 }做了两个 vector 和 两个 float *, 都长 100000, ~/ B. i  O# `  F( J0 S8 a
    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.1 b( F4 h5 e  f

    4 v' }/ ^* B, Q" T# B: V" T- N内循环试了4种方法,. @' P# o9 {9 u* [
    1. 直接调用 vector inner_product 247s % e; p1 M3 i3 z0 Q6 H6 w
    2. vector 循环点乘累加 237s
    7 N6 V$ h  l3 w- P" I3. float * 循环点乘累加 204s6 n. w* `, T* P: A8 t* r
    4. 空循环 100000 次 202s2 l& {) R( L8 d+ j+ ]  j& Y
    ) f* |5 U! |7 V5 z) F) q: b
    不做内循环 200s5 w+ W  |" }6 d; Y( r

    : k( U7 |* b' X你昨天说的对,内循环本身占比是很小的,大头在其他处理。
    . \$ t: S- V4 v5 _! G2 j( J, l/ `另外可以看到, float * 循环点乘累加 并不差,比用vector 还更快。4 _& z0 _3 r9 i& p9 M& I

    ' E- Q9 d/ `. ?3 S1 q/ _' ?5 m0 E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)
    ( v2 H; k2 G8 [5 Y6 r0 Q/ x1 D" m+ r( v2 R9 u
    (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)
    6 c4 ]6 k2 J- T% T) x# \& Z0 U# Q9 }. b; o8 }. Q
            std::vector < float > vec1(N);* W: F7 b) v3 I
            std::vector < float > vec2(N);& {4 I, n. s4 ^: D% t3 P8 C3 J+ n
            float* b1 = new float[N];
    : x5 b! _9 `# i7 t2 n) N        float* b2 = new float[N];
    8 k' O0 u) y7 u) q, s; l  D: e  y: `: a! G  U, O
            for (int j = 0; j < 6000; j++); H' U7 |+ D4 P! j
            {
    7 O6 \  q: H1 B. B3 ?/ U                std::generate(vec1.begin(), vec1.end(), []() {
      G3 i4 X4 D8 R# I! H8 a2 I6 |* R                        return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 23.23));;
    & Y) y' M- p3 ?+ B                        });: n8 p6 T$ h: P6 k; a8 C8 Z
    3 i# X8 r' s4 b3 ^% W  l( {4 e
                    std::generate(vec2.begin(), vec2.end(), []() {
    ( p. @; V1 S( N; c9 E% z                        return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 24.31));;
    1 G: n; U) q3 C( Y# s" _5 q+ t2 s                        });
    + x, `6 n" l* K7 b% f0 x, }* h+ o7 \! p
                    for (size_t jj = 0; jj < vec1.size(); jj++); q6 n9 j! g3 g4 R( a- ?1 k" M
                    {
    # C, u+ g$ x- X1 H; A) F                        b1[jj] = vec1[jj];! G  I  ?2 r. o& ?' [& s# S
                    }
    . ?. y- s5 W8 y8 U, L$ J
    1 I7 z) A1 H5 W0 x7 Q1 H# x: `                for (size_t jj = 0; jj < vec2.size(); jj++)! W( v5 ~! ]; w# G- f5 J
                    {
    : g  R; ]/ v+ D: d+ s4 j                        b2[jj] = vec2[jj];( a3 J. x/ R' z
                    }
    9 @, G, g$ R5 V6 s6 Y- v+ N4 f0 W
    $ o: ^  D: [" ]9 U; M* a$ J4 L9 |                //Method - 1  N=100000 247s  7 C) {" B1 ?& z: p$ Y
                    //fresult = inner_product(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), 0);
    * M' N. V: _: ~2 \7 S* Y1 T                                
    5 C3 H! n: J1 E) @# @0 g- f                //Method - 2  N=100000  237s- Q! G1 ^6 n) C. H
                    /*
    2 o9 z! Q3 V5 n, Z6 L! m+ X$ b7 o                for (int jj = 0; jj < N ; jj++)8 p0 u5 b$ x, c9 I5 D1 G
                    {" P6 [, H" w: i' o
                            fresult += vec1[jj] * vec2[jj];
    ) e7 A/ t. B) K" p( R: w                }, V# i7 ~" M7 m$ j. N: [2 T
                    */
    , H& z6 m4 N% e1 m! I; q( g                                1 o; c4 Q! K) {: ^; |
                    //Method - 3  N=100000 204s/ e( `+ b: i9 L; t3 y( H; e& r
                    /*3 e" ?6 d$ h4 Y
                    for (int jj = 0; jj < N; jj++)4 p5 f1 r0 T+ o0 I  r$ e. R
                    {; a9 Y. B8 j  K+ \0 y+ S4 u
                            fresult += b1[jj] * b2[jj];6 A8 g+ Q! W, p0 b
                    }
    5 ]$ M' J) h0 I. W; g( A5 T/ {                */# D1 f3 h3 U9 E/ D( R
    7 `# O0 s/ [- c' H
                    //Method - 4   202s  p) w1 H7 R% W( J' \( p! w
                    /*
    1 L4 U6 K& N" I0 `                for (int jj = 0; jj < N; jj++)0 d+ {  H+ J' w1 A+ W" s  D! q
                    {: B0 I) x" ]5 k$ w
                            
    1 d3 t7 |' q* R7 r, H* k9 G" A                }
    ! O* L* I4 H: ]0 S5 W5 r& G                */) @$ Z+ w! [5 R2 p9 i8 \+ \+ ^# W% u% P
                    //comment out all methods, N=100000  202s                4 J; @+ E% e0 Y" V
            }; q1 [4 A2 Q4 v, v2 K+ x
    5 y* ~, P% O0 U0 L# v" \
            delete []b1;$ \! ?$ J  ~8 J0 p; s& f
            delete []b2;
    . B! V7 n/ o9 @; b* D) y5 e
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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?  A1 _8 V6 X0 k3 }* p
    9 L" Y0 |. ~1 v1 B
    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?
    ! j* P+ w6 L& G) k# {( \- b7 k
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  • TA的每日心情

    2025-9-22 22:19
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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
      v: [) d( T- b  u- q% \3 o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?) @1 I$ B& v% h; ~
    3 ]( j$ ]) A% n; l6 J# W8 C5 P; ^
    你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义 ...

    / ]# X! O4 b8 k; f  [+ o$ x! c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
    3 M# g5 F: ^, _5 N3 J
    + Y4 r) u& A( g7 z4 j4 W" D3 m8 F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
  • 签到天数: 2 天

    [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
    2 c; x) j5 l6 \. F  [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
    - {% ~1 D7 r2 }4 k, m5 N) ^0 o$ B8 P# c4 {" }6 \
    不和它 ...
    7 |- o) @! H( Q6 a. l

    % I- m+ @5 M; ^8 O& Z/ t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。
    7 k* j$ M+ s: b2 Y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; q( A# R6 t- w; F' ~- M) K9 u
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)* ?& ]; Q; A, ?- N
    {( R9 z5 S5 ~; m
            comp temp, xtimesy;
    2 S9 x2 V' p* y: ~. L% g2 j. 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。
    : \+ j  |  M2 E6 i: q* i3 X# Z& q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?
    ; ^/ h- ]2 {. E/ j9 N0 aVS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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