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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?+ P  x7 q! D5 o# l# H& R+ B1 w2 d
    & ~7 Y7 V! U# e$ I7 D1 F" ?7 P
    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。
    ( P2 d( p+ R! k  }" W: G5 i; Z$ A" C* t- _" i: I. E; B6 f
    速度优化问题真的很有意思啊。  |3 e5 ~' U, G. I: e% V
    ' Z' @( b! j( k6 o
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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 1930 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?' r* V5 Q6 {% N0 g& }3 l$ K. u
    把代码贴上来看看?
    2 I5 u+ m- B" ]+ _1 m$ A' y
    . @+ {4 M; `# r* o* Y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
    2025-6-14 10:13
  • 签到天数: 124 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 6 H3 `, ~5 s  c1 [+ f0 Q6 X) C; V
    数值分析 发表于 2022-9-24 23:04, p# k6 [2 z/ s
    拉下来?拉多少?  G1 U+ ?- }8 C1 A, q3 [0 S+ j
    把代码贴上来看看?

    - [: h) L. V. E/ R# Q  {
    % d( Y% p% q4 Vvoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)# S" s' |- }/ }1 c7 X: ~+ Z7 W
    {, i. h" ~+ G2 L$ Q
            comp temp, xtimesy;
    ( Q6 |0 C" k, E) ?        xtimesy.re = 0;9 T* t$ P& [& r* i+ {1 {$ f
            xtimesy.im = 0;0 {$ C+ E9 Q7 B, @+ r
            int j0 = lenB - 1;
    . I3 v8 V8 b: f( n4 L8 V        int    i, j, i1, reali;
    + P2 M  Y0 c# O7 ?# j        if (lenA % 2 == 1)
    ! A6 D  R7 ?3 A, |" J" w6 t5 P  D                reali = lenA + 1;
    - q9 K8 o3 N2 f+ U$ i% t        else  |, y+ r! i7 M8 w% X) P7 T
                    reali = lenA;+ @, s, E+ q0 r' W: j
            reali /= 2;
    2 V( f$ I% `- }- p3 i6 D+ Q4 y& ^5 C; u* Z2 L6 k
            int nconv = reali + lenB;4 a% e+ R' e9 ?3 x* v
            //#pragma omp parallel for8 G: t; i0 y) ^$ Z
            for (i = reali; i < nconv; i++)
      @# C* }, Q; V3 ]        {
    0 [7 d' e' v& h" ^' [# T% v$ x; [( e                temp.re = 0;& p, N* T! @) }
                    temp.im = 0;
    ; H5 H6 a2 c0 M2 f- P# D2 |5 H                i1 = i;
    * }1 X. O; o& \/ V7 p# c; x                for (j = j0; j >= 0; j--)
    / ?# N! [6 u* W7 t# p                {4 K9 v/ P( k6 l6 h
                            /* floating date operation */
    " N/ r$ q# L4 `5 E  x2 H) m                }

    ! P2 v3 M) ?6 o        }" V, Z+ |1 j8 g: U) T0 f
    }
    & ]1 D8 H+ D3 t. ^# e1 @
    ! X, O/ d: F& W" T" p: [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
    + u8 z$ j3 Q; d% C: |, O  x7 g! w% Y4 X+ I6 N8 t' V4 ]* x" ^
    红色部分是内循环,现在其内部操作都comment out 了, j0大概是 6000。
    1 ?3 S' @9 B0 o现在call xcorr 100次,耗时78s.
    % f4 H6 R2 l! x3 q/ h% Z- t) L3 o/ g; ^7 \  ?$ d7 U
    如果把红色部分内循环本身完全comment out, call xcorr 1000次,耗时 <1s. 7 K$ N. ?- p0 [6 q  @: l. P0 z

    $ e) C* b  V" B# I
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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

    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
    / v% Y/ G% v9 UMaybe Debug mode?
    % Z+ i4 y- G( u& Z1 P

    , K8 Y! V+ K! e7 N9 l. k# d不应该,看我上面的回复。+ H1 B0 O, j- T. l0 Z& K! A5 B  Q
    0 i# u- |6 z8 b& u: [
    我更怀疑是 VS 社区版的问题
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  • TA的每日心情
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 1930 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 $ n9 U, r8 E0 Q
    雷达 发表于 2022-9-24 23:546 s) @$ K: C7 B1 y! W/ m# F
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    4 j4 s4 P5 Z. F/ A" Q{. r0 J9 u; r: A3 y# H/ F
            comp temp, xtimesy;

    " q( A$ |& f; V- G) C
    ' s; C" t3 J/ Y这个不是这么比的吧。。。
    8 T8 Q# w1 E9 X2 X" ^% o- [( ~+ p- ]3 u; k/ 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)。
    + s1 P( i8 ~) s+ B4 t$ c; s) L( S
    8 x% L( s  j" u: [' O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
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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
    8 {; w* L4 D2 e+ }
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20
    4 u1 R) F3 w( ]4 U这个不是这么比的吧。。。9 V% Y$ [# B3 j$ y# ^# ?

    3 O' E: n( C; {; C# F0 }. n; u# 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)。

    ) G  u# [( E, P) v6 f2 {0 s* Y
    # d, i5 N) Z! a% `有道理。
    ) e" |, q3 c* q, B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。
    ) P" F& h- k7 B) E( C+ C8 d
    ' p1 a% K9 n: \. M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
    , g) g4 ?8 |. G; v有道理。
    / N) y3 H6 l9 b3 d+ N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 ...

    ' \5 O# [1 o, A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
    % f+ j5 t: c! {! S, y3 RWhy is the loop instruction slow? Couldn't Intel have implemented it efficiently?
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    该用户从未签到

    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
    2 _* ^# i% |: o- ?这个不是这么比的吧。。。/ u; Z, O( i; p( o0 {: _6 Z
    " h* n' Z2 R* f" V7 W0 t
    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
    & A" z: G7 P2 ]' G8 q; m" A

    & e( ~+ C0 t4 x6 e9 _8 d* U; g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
    开心
    6 小时前
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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
    ; F" v: ?, s$ z5 q
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:48
    7 e4 ^+ H- y& J8 e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 ...
    9 _+ k/ V0 z" k* g( F4 S
    + q1 p0 ^& O! ]; i! ^3 b. z
    是的,兄台说的对。
    / c4 s, _( y5 f9 S7 {4 S, C( u8 q
    7 Z) h2 \1 R# {* ^1 H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。4 Q0 g5 M# {; `& c3 E
    * y6 _2 C# ~$ X& X6 z! h
    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。
    # E" r8 l* X, d6 ?  @3 P4 z3 F! @3 U2 R2 f
    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。
      ~/ s8 Y- u  q, v" B0 X  ~) G5 E+ R! T" K8 q
    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
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    [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 * ^' i1 Q$ j3 N' |/ e
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:273 t7 g1 \. s+ j" w$ V
    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 ...
    " z' n, I' m8 K

    % _- u  Y- p: m& v6 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,时间差一倍,我上面这个差的太多了。  _) ^' n5 ?) k
    6 E3 C3 w" k" F
    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 04:47
    7 G! }8 N% c) M+ {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 ...
    % a0 i) ~# g1 G5 k& d
    时间差一倍的结果可以接受。! {' a" B) A) H; ~  ^8 t5 ]
    : R7 j/ [5 t$ A! c) o
    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
    开心
    6 小时前
  • 签到天数: 1930 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 : j* p" P. z+ z$ ]7 E
    雷达 发表于 2022-9-25 04:47
    6 _5 q9 D2 a# c! C7 d6 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 ...
    ; ]7 M+ j% y: Q# V3 s* N
    % `% o" \* H7 [9 h6 g

    " ?4 g$ d: j" @) B1 ^* w
    2 _2 ]3 ]7 }9 f; J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 # t' I/ @' F5 I* ]; x/ S
    数值分析 发表于 2022-9-25 14:581 y& S- n# f2 B- D/ t8 `1 O9 }3 ^
    能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?

    6 G) V4 S# i2 F理了理思路,重新做了一个测试。# X4 t# j) R, o. t4 \
    做了两个 vector 和 两个 float *, 都长 1000001 q" e" }  |- d) r* i" z
    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.7 |2 s) ?9 d% \! J

    4 q. U! n( q: ?. G2 X# F# A内循环试了4种方法,
      `4 l) T. i4 V6 s+ K: j" G; a1. 直接调用 vector inner_product 247s
    # t2 a9 o& f& [1 E, e8 ?2. vector 循环点乘累加 237s# i& z: D- ^6 |3 N; H5 N! H
    3. float * 循环点乘累加 204s6 W6 ]9 D( S( g) B& L
    4. 空循环 100000 次 202s
    / Y1 B7 Q8 m+ l" i" n- f- o( c  F: h$ \3 h9 M
    不做内循环 200s/ m5 m  H& w9 I+ r4 o! K! d. T9 O
    ) h* T" c3 i( G2 u# d
    你昨天说的对,内循环本身占比是很小的,大头在其他处理。# S! h* O. i$ V# n" k! Y8 k
    另外可以看到, float * 循环点乘累加 并不差,比用vector 还更快。
    + a8 n  {) I' o! j2 \# Z2 j* R4 M* |% m- m; J
    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)" a5 W. `! X: K
      G/ p" C  v' \) Y/ G0 {$ a
    (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)! f' N" C* `/ V8 m

    , N# S/ C; n/ y, Y2 D' p
            std::vector < float > vec1(N);: p' i0 w3 K/ c
            std::vector < float > vec2(N);
    " C4 ]% O  E) ?; X% E6 P        float* b1 = new float[N];
    * {2 i3 T6 M3 s/ ?& ?! m        float* b2 = new float[N];9 u8 O& m% F$ g5 T( Q9 c! y# S, m
    ( U8 y( o6 |$ {4 c
            for (int j = 0; j < 6000; j++)
    * S% {6 f! E  Q$ l        {+ {- u: ^* w5 U3 J$ H" ^
                    std::generate(vec1.begin(), vec1.end(), []() {
    # |) @! g$ u( M; b' n6 t+ h                        return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 23.23));;$ L( W' {2 T- A# V% V
                            });, a9 p+ X6 \% O

    . o' W% ?" [/ \, t4 X                std::generate(vec2.begin(), vec2.end(), []() {, e) n2 n) ?1 f. r) \
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 24.31));;7 Z* k: v; ^& [5 K3 d
                            });- i9 W3 ]; b5 K; p

    % M4 z- r; V3 Z' |                for (size_t jj = 0; jj < vec1.size(); jj++)
    , q+ C6 m  f! A* v7 d                {: [  r5 B  b5 _3 p! _
                            b1[jj] = vec1[jj];
    / }& s# [2 [9 Q# }+ f                }
    $ o7 T; O( B3 j  T- x, B9 ^1 n% Y: P
    7 \, v0 R  P' z2 w0 I7 {                for (size_t jj = 0; jj < vec2.size(); jj++), V& {5 K- {( b: N; q& y
                    {
    / e3 z; W+ K* e' i; W! R                        b2[jj] = vec2[jj];  Z" T: ]: H) N& [5 {% [* _
                    }( j; t% A/ z; E" j; X
      ]& T, A+ H4 `4 ?
                    //Method - 1  N=100000 247s  9 L* F2 [9 U4 }* h- z& r
                    //fresult = inner_product(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), 0);
    - E8 t! k1 e6 L4 z2 ~) D5 T7 P8 q4 o4 j                                & h+ M$ h" X: \! e
                    //Method - 2  N=100000  237s
    - [& D7 E" g& }- U+ v4 a                /*7 ]) N1 ]: @' a8 l( b
                    for (int jj = 0; jj < N ; jj++)
    1 x& \0 O7 }! r0 e1 w' i" w                {
    ; i" R5 l4 ?& D* |0 ^& a1 t                        fresult += vec1[jj] * vec2[jj];. o6 X3 F, Z4 u' b8 X
                    }
    ( ]( r0 ]& D5 o- b                */8 X/ _: F' [7 e5 y( N- N
                                    # L5 h; s# V$ O9 G2 [
                    //Method - 3  N=100000 204s2 R2 O# H9 ^4 F
                    /*
    % \4 \3 V( e# _4 |' i) w                for (int jj = 0; jj < N; jj++)" \$ {2 o9 J% }) f( e1 [9 b
                    {2 j% p4 S. Z/ u+ u+ V
                            fresult += b1[jj] * b2[jj];0 S% p2 z7 C$ A) x
                    }# w2 w% M- }/ A0 y2 F" Y4 d
                    */
    , v& R5 K5 u0 K" a" ^' S& z+ m2 V7 m& |9 V
                    //Method - 4   202s9 f: ]. C. k3 x8 `' }, J/ ]7 T
                    /*3 d5 d' m* s/ w9 V
                    for (int jj = 0; jj < N; jj++)9 x  y) H4 \( W; D
                    {  t- {/ S- \4 P& E8 I# U
                            
    " Q: c6 g$ m; r                }) Q* T" m8 B' F
                    */
    ) Y/ }8 g& Y- F3 a6 e                //comment out all methods, N=100000  202s               
    7 E7 Y" N4 C+ o8 t' O4 `+ C        }
    ) |% K0 ~) |& W* h4 \0 |  c  F0 ?; y; ]" T
            delete []b1;1 ]( d1 T7 |4 r" q3 k6 p
            delete []b2;
    ) J2 |: r  n) _* @
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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?
    8 w7 T( P6 P& v9 b  R6 }  w. U, I! _
    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?
    % D  x* N9 \; {+ |5 n
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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
    2 d* x, U9 o5 M" 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?
    / i* ?$ K( v5 J- ~4 b  N, _: G, t; O1 h+ T
    你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义 ...
    8 x0 J0 _. ?6 S6 e
    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" v5 [  Q; ^! X" b3 W
    1 _# _- o* d5 m' \; k! ~
    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$ ?7 j1 E$ a4 z
    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( b, T9 _- o+ x$ q1 o& I

    . ?- ]! y. x  U3 Z不和它 ...
    . G) U! S( _' o$ F; f) Y7 Y# e

    $ D* q% w: v+ y. ?5 [6 r4 x3 X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。
    - q' V4 E) T# x9 x8 N9 T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 23:544 Y2 D5 i  `1 i7 j) b: y
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    . s# p/ W% V% F7 |  f- K' a3 Y{
    - w' t7 \& D) d" O        comp temp, xtimesy;
    * O! f4 ~. P2 `: K5 |1 b
    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。( [0 `3 V( Z, s8 r4 L& ^1 [
    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?
      ^9 d+ K8 R4 N, L; \8 WVS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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