SSE Assembler vs Optimizied C++
打破匯編的神話?
匯編語言對(duì)于軟件工程人員來說，是高速精簡(jiǎn)的代稱，但同時(shí)也是晦澀難懂的代名詞。學(xué)校的老師，各種各樣的書籍寶典，總是舉出各種各樣的例子來向我們灌輸著這樣一個(gè)定律：C++編譯后產(chǎn)生的代碼在執(zhí)行效率上不如匯編編譯成機(jī)器代碼。但是匯編代碼在編寫的時(shí)候晦澀難懂，使得開發(fā)效率大為降低。但是在那個(gè)CPU寄存器非常珍貴，內(nèi)存異樣稀少的時(shí)代，匯編相對(duì)C有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以極其精確的為每一個(gè)變量分配寄存器和內(nèi)存，但是同時(shí)也使得開發(fā)過程緩慢無比，因?yàn)橐徊涣羯窬蜁?huì)造成寄存器分配沖突。同時(shí)由于那個(gè)時(shí)代的C++的編譯器的編譯效率不高，造成了編譯的時(shí)候產(chǎn)生的代碼無論在算法和體積上都無法和匯編相比。
最近在編寫引擎的時(shí)候，一直在匯編的執(zhí)行效率和C++的編寫效率上猶豫不覺。一開始試著編寫了2個(gè)不同版本的Vector類，叉積分別使用SSE匯編和C++優(yōu)化。然后我試著編譯了這兩個(gè)不同的版本，編譯的時(shí)候?qū)⑺袃?yōu)化選項(xiàng)全部打開，并最大化速度優(yōu)先。測(cè)試程序?qū)τ诿總€(gè)版本調(diào)用1億次叉積運(yùn)算，總共進(jìn)行了10次，最后的出的結(jié)果令人瞠目結(jié)舌。SSE匯編10次測(cè)試全部敗于C++，C++所用的時(shí)間只相當(dāng)于SSE的三分之一。
今天新編了一個(gè)四元數(shù)類，同樣在從四元數(shù)向矩陣的轉(zhuǎn)換中，使用了Intel網(wǎng)站上的Id Software的匯編代碼，和C++代碼。同樣進(jìn)行速度最大化優(yōu)化，1億次轉(zhuǎn)換測(cè)試，結(jié)果在預(yù)測(cè)之內(nèi)，差別雖然沒有向量測(cè)試的那么驚人，但C++仍然比匯編高效。
新一代編譯器都支持在編譯時(shí)打開SSE增強(qiáng)指令集，這意味著，包括Visual Studio在內(nèi)的C++編譯器，能夠在從C/C++到匯編代碼的過程中，自動(dòng)盡可能的使用SSE增強(qiáng)指令集來提高匯編代碼效率。手寫SSE匯編，由于人員之間的水平差異，不可能將匯編代碼優(yōu)化到最高水準(zhǔn)，而編譯器使用了高效的算法來優(yōu)化產(chǎn)生的匯編代碼，這使得，一個(gè)資質(zhì)普通的程序員寫出的SSE代碼，會(huì)比由C++編譯器編譯出的匯編代碼要慢的多。當(dāng)然這個(gè)世界上總是有著驚人天賦的天才，一定能夠在同等條件下寫出比編譯器快得多的匯編代碼，但是這不具有普遍性，在軟件業(yè)高速發(fā)展的今天，通用性，易用性，費(fèi)效比，以及重用性才是軟件工程中最重要的，而花大錢雇一個(gè)匯編高手來寫核心意味著這個(gè)代碼具有最差的移植性，最差的可讀性，以及最差的重用性，這是不可取的。
我們應(yīng)該相信現(xiàn)代編譯器能夠在最短時(shí)間內(nèi)編譯出最優(yōu)代碼，而事實(shí)上，這個(gè)也已經(jīng)成為了既定的現(xiàn)實(shí)。拋棄手動(dòng)的SSE匯編，讓編譯器來完成這項(xiàng)工作，是最明智的做法。當(dāng)然我們應(yīng)該在編寫C++代碼時(shí)稍微考慮一下數(shù)據(jù)流的生成順序，以便讓編譯器發(fā)揮出最大效能，至于如何優(yōu)化數(shù)據(jù)流，將在下一篇中介紹。
ps: 在Visual Studio.NET 2003下，將“啟用增強(qiáng)指令集”設(shè)置為SSE/SSE2即可。