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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

    跳转到指定楼层
    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?! ^! i. P8 R9 K  F; U- j

    9 l! O( v% O  v5 M: T; y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。, R' [2 s2 p- t! X! c
    + j. T6 }" x0 \, {
    速度优化问题真的很有意思啊。% T. Y% b, u# ?# _
    4 T! j' W& i! e* S! D: b
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  • TA的每日心情

    6 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?
    7 k# Y4 z2 j& R+ g. c2 j4 ]/ H: F把代码贴上来看看?, u  z7 m6 x# @: v' d" x8 f

      ?& C" g3 P2 ~  L, x$ N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 0 U+ Z) F, y( j. B% t
    数值分析 发表于 2022-9-24 23:04
    9 I# A0 m5 ~% s. H2 m$ X( q, J+ V1 O拉下来?拉多少?) j9 w2 b/ `. ~- e( A
    把代码贴上来看看?

    ( }7 [3 j. z! S' q- N; b4 K' R+ _0 x
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    ' K) W1 ^+ j3 _, U& r1 z4 f{- T) ?# x5 P; I& x
            comp temp, xtimesy;$ d: ~, N% r. U" i& q7 Y
            xtimesy.re = 0;
    + b/ A% ^& O" o# h  i, k; x5 _        xtimesy.im = 0;8 E7 u$ v! k# J/ V3 f
            int j0 = lenB - 1;
    , J9 F1 Y6 j4 e; z. i) ?        int    i, j, i1, reali;
    9 ?7 e4 e1 X+ V" D1 A        if (lenA % 2 == 1)# w  A( x  U' ~. c7 u" ?6 k
                    reali = lenA + 1;
    , Z$ e) x: b" V. j( W. S        else
    9 p# `! j+ R7 R2 n. [                reali = lenA;
    6 E8 S0 U5 z& S* J; k/ I4 \        reali /= 2;
    8 M3 V9 r5 T; G3 J' S7 F: K# t/ A/ S$ N
            int nconv = reali + lenB;
    3 ~  i7 j: \- K6 I        //#pragma omp parallel for
    # ~4 D8 L+ B! G& U. @        for (i = reali; i < nconv; i++)* U; I5 E) K/ ?4 d9 e
            {0 i; \+ c! }* W  H
                    temp.re = 0;
    ) c" E- J! y, U6 R                temp.im = 0;
    9 O. {9 z+ L9 \' W                i1 = i;
    . x4 T; G# S+ j) V                for (j = j0; j >= 0; j--)( m' ?6 i# q+ M
                    {# Q0 p( b$ R, R* g9 `  H
                            /* floating date operation *// W+ R4 F" _" i2 t2 O3 x2 m
                    }
    " k# d7 h6 `+ J' E, n( W" _9 u
            }
    $ j+ ~1 N8 D8 T& m3 d) P* U}7 g& ~. F- `% o" l8 R
    7 g+ N+ N) k' ]( D- I3 H5 r
    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$ ]8 K4 ^# o1 P
    ! A' ~" x: s" ^! D; g" u/ `: ?
    红色部分是内循环,现在其内部操作都comment out 了, j0大概是 6000。
    9 X# q; |+ O$ L2 \4 ~% L现在call xcorr 100次,耗时78s.
    " P! R( d! v+ I7 n; D+ A1 Q: j
    % F0 }3 C/ Z7 j& U/ q如果把红色部分内循环本身完全comment out, call xcorr 1000次,耗时 <1s.
    . v/ c/ k. ?+ F6 i. r, i7 }3 e2 J
    ! B! a) S4 j' p0 g; C. T
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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
    3 T. r- X" Y5 _& b+ v/ M' ]. NMaybe Debug mode?
    + c: n  D. E1 G$ S% C2 F" V
    ! ~: C: [6 ?% y" ~) E4 n# D2 k
    不应该,看我上面的回复。7 P) ^& e& V4 ~2 D& ^/ o4 S0 H
    " A, c. t$ |( ]& _0 z
    我更怀疑是 VS 社区版的问题
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  • TA的每日心情

    6 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 - I9 j9 ]1 \5 K) M& K7 A
    雷达 发表于 2022-9-24 23:54
    ' Y8 Q8 h1 F- M# e1 {void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
      o9 X! O) i, N9 b2 N7 ^4 k{
    # ]# C! D/ `6 l' C) H        comp temp, xtimesy;
    & X9 D. c9 f( {* B7 D

    ! y! r6 @. I8 L! v- Z这个不是这么比的吧。。。' Y6 d  x7 {  E6 _5 ?$ R# h
    ( ~) |$ z3 Q6 U
    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)。; e8 J+ Z9 P, a. b9 [% q& n

    3 ~3 G+ T% i$ y- f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 , n' S% z! {/ @9 |: d) E; q9 P$ S
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20
    % q. i5 T+ f% c, W( ~$ m这个不是这么比的吧。。。. L4 {6 L$ S9 G! g" `6 e
    3 l' t4 E4 ?- V: Z/ h& w8 `% b, l
    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)。
    ( t' p& R$ B6 u' n3 q; J

    1 @( K' i$ R, ?# _$ ^5 V) I有道理。# C6 k: Z0 ?/ j5 m1 i/ g8 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,记得 numeric 库里有算向量内积的,我回头试试。; \0 p3 h, Q: k  V+ R' i% A
    + E6 q! d' w5 N% v* S
    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
    % F1 }5 ~8 }) \! g* F; @有道理。, P! Q- M' K7 {$ P/ I4 U
    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 ...
    / Y- j* V1 s  j
    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
    ) [- S$ a, B5 Y1 {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
    ) m) ^: n! S) b& l这个不是这么比的吧。。。7 n; v2 F/ ?4 J3 P

    + T7 Y3 b& R3 `0 C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
    ! t6 O' |- l. X' |% B
    5 ]  x6 y( ]9 o) s
    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

    6 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 7 I( x% P" c* q3 J5 ^" a
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:48
    7 X3 q% X$ ]( @) {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 ...

    ' c* O1 ]$ B/ c) [3 d
    0 Q: i; w" O9 y' `3 }是的,兄台说的对。
    : z5 G5 h. H4 l! ?* v1 C9 b" p$ Y+ R
    8 H& B! d4 S; V, |& p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。
    - F. F0 G  n* y* o
    ; j+ O' o/ T' a1 k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* @) P) T! n- N9 S
    / ~4 Z* J/ Y) 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。
    : m/ n6 F, A( V+ U0 }1 x) {6 E& y8 i+ z6 @6 |. [3 H0 n2 [
    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
    ! d* A$ o9 s# J3 C+ R1 }1 s
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:27
    1 L# }! N" U7 h- U5 E% x: R# 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 ...

    8 n  p4 y7 d5 X' S8 C: {9 B( l7 ^# t, C- 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。! J; E& U' C7 ~' K9 B4 ^
    0 ?9 n4 `8 K) m3 M+ F# v9 o/ G
    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
    ! D6 h) ]6 X& j) V0 h3 s  }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 ...

    * _, o2 L7 \  c/ u$ P2 {1 K$ h3 C时间差一倍的结果可以接受。& n1 A- d9 [7 k: E% x& O& z

    & E+ l9 e: p7 t  C; n9 X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

    6 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
    : e  k# q! A+ o% q9 Z
    雷达 发表于 2022-9-25 04:471 ]4 f+ f; D  |0 Y) H, o, L/ r
    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 ...

    # S" o: U! b8 G- S# p1 j  C- `
    ' Y# V4 X: {; a1 k/ x1 n
    & A. e, q! b: h& g& _% U
    0 [3 ^8 y% L( 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
    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 ! {5 @; X$ k9 Z4 \1 J* h" k1 f
    数值分析 发表于 2022-9-25 14:58
    2 Z. ~- ^$ `3 k3 ^, o+ [7 a2 ?能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?
    $ c; c3 u- K" z( _: S
    理了理思路,重新做了一个测试。9 P3 T2 P4 B9 u* i- n( E  j5 V
    做了两个 vector 和 两个 float *, 都长 100000. L! N' {2 {& H# ~
    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.' L$ i) e( B" I+ b! f
    0 w" E( W* `0 v5 [3 A2 a) V  y
    内循环试了4种方法,
    8 u# X/ f$ \1 e4 z1. 直接调用 vector inner_product 247s $ i/ K$ H  t1 T' o" y0 w
    2. vector 循环点乘累加 237s
    5 Z/ t) X0 O$ I9 @. G% Z+ m6 E- H3. float * 循环点乘累加 204s1 b3 H3 p, t# X
    4. 空循环 100000 次 202s# W* H. K+ J7 c& _# \3 F5 J

    0 r; Q: N: v! _+ }不做内循环 200s
    ; {& h( O) F- z( g
    & {. q. n9 J& E你昨天说的对,内循环本身占比是很小的,大头在其他处理。
    ' B1 `' l9 j; l另外可以看到, float * 循环点乘累加 并不差,比用vector 还更快。; @3 |0 r" k' c& F: h7 M! T2 B

    1 X* m1 _  ]* `1 G! [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)& ~& h, G2 ?& J, T8 O$ n

    0 s; O( G* W  j4 D  |(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)! j( X1 |% ?1 k4 S/ G; [0 Y# @

    0 Q3 I4 I; {' P
            std::vector < float > vec1(N);
    7 K' w3 u% `* _0 N6 m        std::vector < float > vec2(N);, ~; V- d2 P1 o  s5 b2 D+ S
            float* b1 = new float[N];, v) X3 h/ |0 W# b
            float* b2 = new float[N];% q1 E. |9 A. k1 E7 h
    " ~- j7 ~+ u' H; v
            for (int j = 0; j < 6000; j++)/ P& s& g  z( r* R7 h7 j7 B
            {
    / _0 G$ V9 A1 L. [( W, @                std::generate(vec1.begin(), vec1.end(), []() {- w. _: b& @% v9 e
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 23.23));;
    # E% a3 \) j  V) F6 m* s                        });
    2 C' a) C  n$ E' V) P+ Z- y" C" t* X, u3 ~$ o! [
                    std::generate(vec2.begin(), vec2.end(), []() {! x2 [, Y  r$ f, B9 a; F( r
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 24.31));;
    + }2 x  M2 H9 U5 w, w! L! H                        });6 R' b' {  [& T0 F  C& G7 J/ ~

    ' u3 Q+ r3 s' y                for (size_t jj = 0; jj < vec1.size(); jj++)- c% n- x5 p3 f4 R
                    {2 ~/ C4 ^# F" ~: _1 g2 ]2 P
                            b1[jj] = vec1[jj];2 J" Z+ I) K& F. g& g- ]
                    }6 ~4 Z* R* i- T+ s  `7 v: {
    ; k$ a. q# |! y
                    for (size_t jj = 0; jj < vec2.size(); jj++); ]/ L3 H/ k" [2 Q  \- n
                    {$ r3 W  y) J: Z
                            b2[jj] = vec2[jj];
    5 N3 z' b4 p( L9 U0 _4 l* d                }% C0 ]5 U7 e+ @1 j: A5 b' q3 y
    " o2 H! y5 t7 P! D2 ]$ g
                    //Method - 1  N=100000 247s  ) w: U, n" U6 W# u+ w
                    //fresult = inner_product(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), 0);; k! q0 X( a* E) ^$ G0 k2 i2 E' Y0 c
                                    
    ( F2 {2 \+ o/ |  N                //Method - 2  N=100000  237s
    ; D. E4 @2 J; P5 ~  y                /*8 p" M5 c2 S; @) p9 A! D8 l7 f
                    for (int jj = 0; jj < N ; jj++)
    8 m4 K! n! ~6 r/ X& A                {  r- h2 y* h4 O$ y; q; p6 |
                            fresult += vec1[jj] * vec2[jj];6 M0 i3 y  N: X" `
                    }
    9 N# n  e. f% o) j                */
    ! ]1 Z. X6 X# T9 V                                
    / O3 A8 m* k. W& L                //Method - 3  N=100000 204s, O$ l0 V7 r5 r) k8 s
                    /*3 F1 x% z# a; Q
                    for (int jj = 0; jj < N; jj++)1 ?6 B4 \+ e5 G* `
                    {
    0 [; E/ N1 U  U" J  N                        fresult += b1[jj] * b2[jj];
    , N# g6 E, k; P9 i/ f9 B5 ^8 t                }9 ~5 ], Q% b. M0 \# P, u$ j, @+ J7 D
                    */
    1 q# `: f8 a' j; G
    % R7 V# k* O; l                //Method - 4   202s/ N' m. O7 j2 m
                    /*
    * L5 g" w0 w( o/ |4 m  @$ x7 u                for (int jj = 0; jj < N; jj++)
    4 F. r6 o2 w6 V- t  F6 s                {& r6 a: h- L% U2 p
                            " t$ k% v* C# W( l" x
                    }
    ( z6 W7 {) R" B/ C! W" d; Q9 s                */
    / v) k3 K4 s# j* O, ?9 ?" y                //comment out all methods, N=100000  202s                , T% H, t" y+ T2 ~% e  o- v* X
            }
    6 N" I% p1 y: V8 ~8 q/ Z3 ^
    " h7 W! Z: S' e" v        delete []b1;" X& F" @4 q* s* \
            delete []b2;
    " l8 p" V# u- o* m, x" h
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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?! n2 H5 I! H! x/ P7 j% [7 t

    0 D) A+ p4 d6 J5 y# }. n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?
    ( T! B$ _# D2 a  H0 f
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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
    ; P3 l( q, C2 f9 n% c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?
    ) b% z' d  k( a, J/ f+ Q- Q  s5 }: S, y1 }: K
    你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义 ...
    % u6 n  n1 s0 }. b
    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 、LOL4 E5 l% H$ r. K8 j9 K4 [1 g
    % p: |2 [0 O# {5 R
    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; t: H. S! O' C# r
    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 、LOL0 J) c" F* b$ p; e3 T8 Y8 D2 t, t2 H
    0 d2 P" b/ G& k8 _, c1 L! L
    不和它 ...

    $ R# Z& ~. B+ y: ?* ~, @) o
    3 P& H; m- D$ Z$ \0 G$ ~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。
    1 A9 B' q# M' g* C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 J6 {! @$ v& zvoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    - g8 A  A1 S. Y( t& o9 S0 Z5 B{/ ]4 M8 u9 \. [# r0 e  ~4 @; ?
            comp temp, xtimesy;
    8 A. q! V, H0 ~. Q1 X8 s
    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。7 J. e9 }9 k$ F) ]1 k$ V5 B
    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?" D8 g; p( H" B
    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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