c循环展开性能

我正在阅读“C模板完整指南”一书,部分内容涉及元编程.有一个循环展开的例子(17.7).我已经实现了点积计算程序:

#include <iostream>
#include <sys/time.h>

using namespace std;

template<int DIM, typename T>
struct Functor
{
    static T dot_product(T *a, T *b)
    {
        return *a * *b + Functor<DIM - 1, T>::dot_product(a + 1, b + 1);
    }
};

template<typename T>
struct Functor<1, T>
{
    static T dot_product(T *a, T *b)
    {
        return *a * *b;
    }
};


template<int DIM, typename T>
T dot_product(T *a, T *b)
{
    return Functor<DIM, T>::dot_product(a, b);
}

double dot_product(int DIM, double *a, double *b)
{
    double res = 0;
    for (int i = 0; i < DIM; ++i)
    {
        res += a[i] * b[i];
    }
    return res;
}


int main(int argc, const char * argv[])
{
    static const int DIM = 100;

    double a[DIM];
    double b[DIM];

    for (int i = 0; i < DIM; ++i)
    {
        a[i] = i;
        b[i] = i;
    }


    {
        timeval startTime;
        gettimeofday(&startTime, 0);

        for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            double res = dot_product<DIM>(a, b); 
            //double res = dot_product(DIM, a, b);
        }

        timeval endTime;
        gettimeofday(&endTime, 0);

        double tS = startTime.tv_sec * 1000000 + startTime.tv_usec;
        double tE = endTime.tv_sec   * 1000000 + endTime.tv_usec;

        cout << "template time: " << tE - tS << endl;
    }

    {
        timeval startTime;
        gettimeofday(&startTime, 0);

        for (int i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            double res = dot_product(DIM, a, b);
        }

        timeval endTime;
        gettimeofday(&endTime, 0);

        double tS = startTime.tv_sec * 1000000 + startTime.tv_usec;
        double tE = endTime.tv_sec   * 1000000 + endTime.tv_usec;

        cout << "loop time: " << tE - tS << endl;
    }

    return 0;
}

我正在使用xcode,我关闭了所有代码优化.根据这本书,我预计模板版本必须比简单循环更快.但结果是(t – Template,l = Loop):

DIM 5:t = ~5000,l = ~3500

DIM 50:t = ~55000,l = 16000

DIM 100:t = 130000,l = 36000

此外,我试图使内联模板功能没有性能差异.

为什么简单的循环要快得多?

最佳答案
根据编译器的不同,如果不打开性能优化,则可能不会发生循环展开.

很容易理解为什么:递归模板实例化基本上是创建一系列函数.编译器无法将所有这些转换为内联的展开循环,并且仍然保持合理的调试信息可用.假设在一个函数内某处发生了段错误,或抛出异常?您不希望能够获得显示每个帧的堆栈跟踪吗?编译器认为您可能需要这样做,除非您打开优化,这使您的编译器可以在代码上访问城镇.

转载注明原文:c循环展开性能 - 代码日志