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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?
    . {/ W2 `/ s2 A. S/ c+ ~
    7 _5 H0 m. g9 [: ]7 Z) x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。* C* `+ v6 r0 T! g; O
    / S6 _$ w  Y" Z1 _/ W
    速度优化问题真的很有意思啊。+ o; y" L' s1 u4 c  e: L3 s

    $ t( X0 w/ p8 g0 a( p6 `欢迎大家继续讨论

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    参与人数 2爱元 +8 收起 理由
    helloworld + 4
    住在乡下 + 4 涨姿势

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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?4 J# N0 q/ y  @: r; A
    把代码贴上来看看?
    * V' J1 v" `0 _- W
    7 S. |- ]- P4 l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$ L$ g5 H* I/ K
    数值分析 发表于 2022-9-24 23:045 }& T( n' n& I! {
    拉下来?拉多少?
    2 i, ~  G1 F" R把代码贴上来看看?
    ) r! ?+ t4 h( N8 y; Z( c
    : d5 R7 o5 j! x( o4 f8 ~
    void xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    5 k+ h  F/ i4 u0 w$ U' C$ k' |  P{: |5 y6 A( j* t
            comp temp, xtimesy;
    1 w# U" l/ n- T& w7 w        xtimesy.re = 0;
    ( c! P( Z4 B0 |4 T$ P- P0 V        xtimesy.im = 0;
    0 M! b- `" }* r; ]5 n$ f; X        int j0 = lenB - 1;' c) v/ Z. {5 j" `: ]5 Q6 ~
            int    i, j, i1, reali;6 r) ^! v% [7 t- d
            if (lenA % 2 == 1)
    . {1 ]& f$ y# Q# s1 |8 {4 B6 w                reali = lenA + 1;
    7 `) o! y2 _; }& r, I% z* G  M        else
    7 w+ `. F. y% @# i3 X$ s! y+ D                reali = lenA;
    6 w, e! A& U* ?! S2 H        reali /= 2;
    8 g- S0 j: e2 b. I! {
    * W7 K. g: s0 C& p        int nconv = reali + lenB;
    ) `8 f4 E: o, t9 {, W% b3 l" b        //#pragma omp parallel for. Q4 f( k: ~2 J+ s! B
            for (i = reali; i < nconv; i++). a2 h8 _2 ^+ x8 l
            {
    * i: P- ^. G# F4 i1 r                temp.re = 0;, \3 F- H( x) Z- ]6 W6 z: l; [
                    temp.im = 0;0 L; o. W& n6 h1 N5 \2 ~
                    i1 = i;! E3 t+ o+ h" x% x3 R) I
                    for (j = j0; j >= 0; j--)/ |$ z3 R. a* q- \2 Z6 R9 d, p
                    {' B/ B& |1 j0 q8 o# J, p* ~& W7 f
                            /* floating date operation */
    % n( v0 A# V; B6 f2 Z* x. `8 l                }

    : f- V+ v4 S6 C) ?* A3 P/ _" j        }8 [. Z5 p6 Z9 p2 a# b9 x
    }1 w0 P$ ], m$ r! h: e, E) v( W6 M6 ]# X
      C8 K1 S, m$ H$ w2 W" u$ C" I
    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
    # U) x  p1 j- {7 u4 o0 f. i- A% x9 m0 }' a0 ]% [
    红色部分是内循环,现在其内部操作都comment out 了, j0大概是 6000。2 g1 P. s0 L1 o8 }, V& {. q1 o
    现在call xcorr 100次,耗时78s.3 u! H" M& f  w1 X$ F

    ) z: L6 o7 ], m* U3 D$ p. F) \4 o0 t如果把红色部分内循环本身完全comment out, call xcorr 1000次,耗时 <1s.
    : U8 i8 E3 h3 I( v3 y2 s5 g: g4 E; w$ S9 h* d! L, p- M
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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
    6 M7 a# \: H' \8 MMaybe Debug mode?
    / O# I" J0 L% _# q

      `5 Q+ H; Y4 k) E+ K# D1 w' x5 ~不应该,看我上面的回复。3 N- w8 }4 [9 m- K- B( h# D+ L7 u
    * D8 |; D7 O) l! p5 A2 g3 ]
    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
    1 h6 c7 ~0 H" w  i- B7 q# M
    雷达 发表于 2022-9-24 23:54
      p$ ~# i! ^6 u* a! e9 R/ @/ Nvoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)5 {% j8 H0 o, Q' v* B5 n7 e
    {$ o5 b0 |- u+ P" E& \; F6 p
            comp temp, xtimesy;

    $ [- P" A" x! p$ J) J* y! D
    " N3 ?  s" O9 F/ v! i7 j- ?: b' o这个不是这么比的吧。。。: {3 u4 r7 G5 m
    / _3 F4 f5 \0 h4 A
    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 E4 A. j6 h" P$ l) Z
    3 {/ m9 R$ E8 f) c) b5 _( g0 X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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    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   Z- |& X: K6 @* _- F' @
    数值分析 发表于 2022-9-25 00:20
    * h: v, A5 s$ x* Q: V这个不是这么比的吧。。。' s6 K6 ~; K0 L

    * F) t% \0 }1 r. Y. I# A! H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)。

    ' h( ^+ j% w, v5 D8 o
    ) j- F- o. d6 H! p1 c有道理。
    3 d5 K1 ?0 T: @3 _$ @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。
    % W: d7 a' O5 a! [5 X* Y9 O0 d/ {5 f
    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 00:460 R2 S) |; ?* W4 u9 _7 X
    有道理。+ i' I. h0 h2 p4 T
    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 ...
    - A8 M* T) e$ c* A3 ~
    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
    5 w6 @; y, E( z: c" F, MWhy 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
    * S3 Y; j8 K/ ?- F# o5 ~这个不是这么比的吧。。。
    ' B( @  q4 Y& l7 k# T
    : K: z: {- X1 M+ v" N4 u! U" X# R" P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, y7 i3 m1 G* A- n2 l

    * j* P% H6 \- z5 n9 M4 Z3 i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 4 Y9 R5 R% f( y
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:48
    4 A3 F( u2 a/ V. [# m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 ...

    1 l8 C& V( j6 A; S7 S1 u. M
    ' {9 m6 V* @4 t! ~7 N- ^) a是的,兄台说的对。
    . V5 @, \. u; e6 h% G+ ^
    4 q5 w  w0 T: j" W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。: V' H2 [# f4 ~' i; Y: {
    " f% D5 L1 g+ X, f
    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 {0 U( v1 W( r7 [
    * b# W, q: e1 U# L. X, n
    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。! I) M$ f& E7 J  X9 ^1 o6 |

    ' h" u( y# h, d$ g$ Z, X+ \" ]3 @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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    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 0 N% n1 Y# V# q' C
    沉宝 发表于 2022-9-25 01:27
    & [- @8 t4 |! 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 ...

    % \' T  x6 m: h( H! O4 \/ i8 I" f7 }; ?. @# E" O  D
    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。+ x" J. F7 E9 @; e$ t
    ( x; V, Z9 N2 G$ ?# a$ c/ k
    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 04:474 v% L9 P! ~; h6 \+ p. H  p
    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 ...

    # |. I0 n1 Z; B9 t$ P* g时间差一倍的结果可以接受。. E4 O' `; }; _. q& a* i$ Y: A
    , i7 o8 A5 }9 n( k
    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
    # v  O* b- @8 r8 D
    雷达 发表于 2022-9-25 04:472 h/ c* |  q% V' }5 _8 m6 ]
    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 ...

    9 q, Z# V5 ]6 q+ R" o6 k# a* a' F% a2 g; Y9 ^
    + g% [7 k  D8 {! z3 d4 c$ _* F9 M7 j
    9 d+ k7 P4 ^7 S* q' l4 y' Y0 H
    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 D6 Y% R$ t- G+ ^4 ~
    数值分析 发表于 2022-9-25 14:58) K; F# N1 f! J8 B$ M" P' X
    能不能把这个也贴上来,看看和上一个有什么不同?

    7 W2 c" F5 e6 T& G9 P理了理思路,重新做了一个测试。9 T9 K2 s! c% j" z
    做了两个 vector 和 两个 float *, 都长 100000
    : C# u) g# a, s2 U4 b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.. d" q4 k& o0 X# o
    ) k6 J! w+ }  E4 ~& `
    内循环试了4种方法,
    " f# y" |, \. }5 z- b- O- ?1. 直接调用 vector inner_product 247s 5 W4 r( |) G) G# r. S
    2. vector 循环点乘累加 237s
    7 E! q3 g+ z/ v1 w3. float * 循环点乘累加 204s
    ! y8 |. e8 B# X# ~: x) ~) G( V2 ~4. 空循环 100000 次 202s8 c& u0 k% Y6 o, K% f

    / F0 e+ i8 m) T0 n1 d不做内循环 200s, L* }# C5 b( Q( X8 e# K. D8 g

    1 j7 Q0 t2 U3 @: }2 o你昨天说的对,内循环本身占比是很小的,大头在其他处理。4 {4 A$ a' Q9 D/ l* U
    另外可以看到, float * 循环点乘累加 并不差,比用vector 还更快。
    6 f0 E+ E! C0 w: w" I+ }4 y" P4 {* U, n, _9 A
    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)
    ) \) F- v8 j+ B* Z) ?' A
    / s0 V, ?! n6 M  |. i& 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)+ C! r1 J! L6 R1 Z7 o2 X
    . k" d# o- ^. ^, N+ g3 W
            std::vector < float > vec1(N);6 A! E4 |' j- M" N, Q' ?7 q3 y
            std::vector < float > vec2(N);" w4 j! v/ Q8 P9 h; `5 r# ?: u1 O
            float* b1 = new float[N];
    " U% W3 M- z" a5 L! p% c9 M% _        float* b2 = new float[N];3 A. V9 }" G4 J& K3 w

    ) b* e. `5 X5 }5 \3 I  E: a$ G& z        for (int j = 0; j < 6000; j++)
    ! r$ p3 M- K! o: G, e" d        {4 e) X# {  O% J- t# m
                    std::generate(vec1.begin(), vec1.end(), []() {" x3 K! e" K3 N/ |1 P, {
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 23.23));;7 }2 j6 y: e' C
                            });
    " \+ w& b7 _4 l# n
    3 {. ]/ }. S% Q( ^* Y4 o6 Q1 P/ I                std::generate(vec2.begin(), vec2.end(), []() {, z7 g; I% s. [$ c7 I
                            return static_cast <float> (rand()) / (static_cast <float> (RAND_MAX / 24.31));;
    & Z+ W6 E7 _0 {7 G5 O& j                        });8 e/ L. v6 O& S. A( N
    & }" B3 N+ b. }( u
                    for (size_t jj = 0; jj < vec1.size(); jj++)5 E) {4 X( b2 \6 v# w
                    {# e! b8 ~0 D( [( @: T7 [( A$ w
                            b1[jj] = vec1[jj];& x. q& \: m! ]4 k/ `/ i* T
                    }& g4 w: g" W7 C6 j$ B8 A7 |  |
    ! m8 F+ ~# R$ R1 W5 u  _+ V
                    for (size_t jj = 0; jj < vec2.size(); jj++); X' R! M9 g$ {! \  N  @
                    {
    # w! t* E/ F7 N" W                        b2[jj] = vec2[jj];# v. H2 r" a+ I7 y+ q
                    }; w1 t+ f% E0 f5 n8 o% J' M

    7 C" G+ n. u; a+ e                //Method - 1  N=100000 247s  
    $ F" O* M$ N8 d9 k  p; L8 S. f                //fresult = inner_product(vec1.begin(), vec1.end(), vec2.begin(), 0);
    $ q9 i# a" S6 i6 x1 H                                
    / ]% u6 s) C8 o5 D. N9 s                //Method - 2  N=100000  237s
    6 a  p6 C( v! ]8 S                /*6 _1 ^4 Q1 F, |! E: i
                    for (int jj = 0; jj < N ; jj++)
    * d+ e" |& h* V: V9 Z4 z( ]                {
    + |# B; r% `/ M) j) C: J3 [                        fresult += vec1[jj] * vec2[jj];& l; ?8 w  I- C& @" `/ ~
                    }
    & `: r' a7 V( L% E( h! V7 D  B                */* d$ i0 u& p0 ?) O! z
                                    9 W8 b7 Z' Q# k# S. g
                    //Method - 3  N=100000 204s+ ?+ A& z7 b; T( J. ]- Z
                    /*3 ^- [: D& c: t: {% s
                    for (int jj = 0; jj < N; jj++)
    ! P  w( C! s6 H) Z* `: [7 c                {0 d  t6 n5 D2 y4 J/ S' ?( M9 z4 ~
                            fresult += b1[jj] * b2[jj];2 r' i+ f+ `* \& L
                    }
    ' u) M( _/ @* ?3 r, @. Z( N                */
    9 w% v! g" p5 H1 U2 y( J& n" i" L2 d) t4 H6 F* C8 i2 [$ E) V
                    //Method - 4   202s
    ; T8 e# m1 }# n4 [% i0 ~9 J. V                /*
    ' f1 U+ ]) r% c                for (int jj = 0; jj < N; jj++)7 A8 K. R4 ?( |# @
                    {( }& X. K+ T" g) o! D$ r
                            1 S1 G' E) Y& [+ Y% S6 R# m  Z2 p
                    }: M8 |6 U' D1 f8 k
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    ' l% e4 E, s1 t! I                //comment out all methods, N=100000  202s               
    % X$ z3 D; D5 P, K        }
    ' Y. \- ]' k& R4 d$ p
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    / z: x6 k; _$ z( A
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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?' K+ k# K& H% V+ x4 B

    3 Y3 ~/ F- g: L, ]2 o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?# h. q' ]0 ?3 m7 `+ H% v* i. b6 Z
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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( _4 e; j/ p0 M" Q2 a
    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?
    4 P5 N  |/ l4 h7 M- r+ k9 D' Q; I! c" n5 G6 H
    你第二个试验里面的j在循环里面又重新定义 ...
    $ r' [! q/ Q" u: @$ S' w  I1 f& V
    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
    . [  f* i) W( n$ p& t% Q
    2 v9 U' Y& e" `$ C2 X/ w8 `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
    " q, a; l# ~8 Y- W* J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 、LOL3 g! o* j. c- \# ^/ F
    # E7 q" _( V$ Z/ f& ^) ]
    不和它 ...

    . x( _" J4 H, K% L
    ' \/ S) E+ H, g2 S% b# L6 ?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。
    3 i( q/ f# ^$ h3 K3 {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
    3 \; L! N* P  p+ d& r- Evoid xcorr(comp* outcomp, comp* A, int lenA, comp* B, int lenB)
    ( b, X$ _1 ^% S9 y- @2 L4 j9 v{
    ( d% w( v0 t% ~        comp temp, xtimesy;
    ! y- T9 i* a8 {/ @- h& }
    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。% A; \2 E9 O2 _4 o
    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?+ s9 r, ~% O1 z# H" P+ p: m: F; o
    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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