Блог

В своем коде я выполняю проверку знака дважды несколько раз в цикле, и этот цикл обычно выполняется несколько миллионов раз в течение всего выполнения.

Моя проверка знака-довольно элементарный расчет fabs() , поэтому я решил, что должны быть другие способы сделать это, которые, вероятно, быстрее, так как «деление происходит медленно». Я наткнулся на функцию шаблона и copysign() создал простую программу для сравнения скорости. Я протестировал три возможных решения с помощью приведенного ниже кода.

 // C   program to find out execution time of  of functions 
#include <chrono> 
#include <iostream> 
#include <math.h>

using namespace std; 
using namespace std::chrono; 

template<typename Clock>

void printResult(const std::string name, std::chrono::time_point<Clock> start, std::chrono::time_point<Clock> stop, const int iterations)
{
    // Get duration. 
    std::chrono::duration my_duration = duration_cast<nanoseconds>(stop - start); 
    my_duration /= iterations;

    cout << "Time taken by "<< name <<" function: " << my_duration.count() << " ns avg. for " << iterations << " iterations." << endl << endl; 
}


template <typename T> int sgn(T val) 
{
    return (T(0) < val) - (val < T(0));
}


int main() {

    // ***************************************************************** //
    int numiters = 100000000;
    double vel = -0.6574;
    double result = 0;
    
    // Get starting timepoint 
    auto start_1 = high_resolution_clock::now(); 
    for(int x = 0; x < numiters; x  ) 
    {

        result = (vel/fabs(vel)) * 12.1;

    }

    // Get ending timepoint 
    auto stop_1 = high_resolution_clock::now(); 
    cout << "Result is: " << result << endl;
    printResult("fabs", start_1, stop_1, numiters);

    // Get starting timepoint 
    result = 0;
    auto start_2 = high_resolution_clock::now(); 
    for(int x = 0; x < numiters; x  ) 
    {

        result = sgn(vel) * 12.1;

    }

    // Get ending timepoint 
    auto stop_2 = high_resolution_clock::now(); 
    cout << "Result is: " << result << endl;
    printResult("sgn", start_2, stop_2, numiters);


    // Get starting timepoint 
    result = 0;
    auto start_10 = high_resolution_clock::now(); 
    for(int x = 0; x < numiters; x  ) 
    {

        result = copysign(12.1, vel);

    }

    // Get ending timepoint 
    auto stop_10 = high_resolution_clock::now(); 
    cout << "Result is: " << result << endl;
    printResult("copysign", start_10, stop_10, numiters);

    cout << endl;


}
 

Когда я запускаю программу, я немного удивлен, обнаружив, что fabs() решение и copysign решение почти идентичны по времени выполнения. Кроме того, когда я запускаю несколько раз, я вижу, что результаты могут быть весьма переменными.

Правильно ли я рассчитал время? И есть ли лучший способ сделать то, что я делаю, чем три примера, которые я проверил?

Обновить

Я внедрил тесты на quick-bench.com где можно указать настройку компилятора, и все 3 результата кажутся там почти идентичными. Я думаю, что, возможно, я что-то не так понял: https://quick-bench.com/q/PJiAmoC2NQIJyuvbdz5ZHUALu2M

Ваши тесты недействительны, потому что вы блокируете ввод-вывод внутри времени.

Однако мы можем использовать быстрый стенд для анализа: https://quick-bench.com/q/gt2KzKOFP4iV3ajmqANL_MhnMZk. Это показывает, что все тайминги практически идентичны. Как насчет ассемблерного кода, сгенерированного компилятором?

 double result = (vel/fabs(vel)) * 12.1;
   movabs $0xc028333333333333,%rax
   mov    %rax,0x8(%rsp)
   add    $0xffffffffffffffff,%rbx


double result = sgn(vel) * 12.1;
   movabs $0xc028333333333333,%rax
   mov    %rax,0x8(%rsp)
   add    $0xffffffffffffffff,%rbx


double result = copysign(12.1, vel);
   movabs $0xc028333333333333,%rax
   mov    %rax,0x8(%rsp)
   add    $0xffffffffffffffff,%rbx
 

При оптимизации кода: ответ всегда заключается в том, чтобы сначала измерить, чтобы выяснить, какая на самом деле самая медленная часть вашей программы, а затем переписать ее, чтобы вообще не выполнять этот код.

Как я уже говорил, ваш тест ничего не измеряет!

От вашего quick-bench.com ссылка нажмите на значок godbolt и посмотрите эту разборку.

Примечание. Все ваши версии преобразованы в этот код сборки:

         movabs  rax, -4600370724363619533 # compile time evaluated result move outside measurement loop
.LBB0_3:                                  # =>This Inner Loop Header: Depth=1
        mov     qword ptr [rsp   8], rax
        add     rbx, -1                   # measurement loop counter
        jne     .LBB0_3
 

Таким образом, в основном компилятор смог полностью удалить тестовый код, так как он заметил, что все может быть оценено во время компиляции!

Таким образом, вам нужно подать, чтобы проверить некоторое значение, которое компилятор не сможет определить во время компиляции.

Вот моя попытка исправить ваш тест и его сборку, чтобы увидеть, что было оптимизировано. Я не даю гарантии, что это измеряет правильные вещи, которые вы должны сделать сами. Измерить такую маленькую и быструю часть кода очень сложно. На самом деле все, что выполняется за столь малое количество циклов процессора, не может быть точно и надежно измерено программным обеспечением.