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循環(huán)的效率

今天偶爾看道了計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中有關(guān)編譯器優(yōu)化對提高Cache性能的影響一節(jié)，其中說道如果有數(shù)組，假設(shè)int a[5000][100]，我們寫下如下代碼，則第一種效率高于第二種。原因是第二個循環(huán)以100*4字節(jié)的跨距訪問存儲器，勢必造成Cache失效次數(shù)增加，增大了訪存時間，而第一種循環(huán)順序地訪問一個Cache塊中地元素，減少了失效次數(shù)，提高了Cache性能。

?14-4(a)

?2for?(row=0;?row<5000;?row++)

?3{

?4??for?(?col=0;?col<100;?col++?)

?5??{

?6?????sum?=?sum?+?a[row][col];

?7??}

?8}

?94-4(b)

10for?(col=0;?col<100;?col++?)

11{

12??for?(row=0;?row<5000;?row++)

13??{

14????sum?=?sum?+?a[row][col];

15??}

16}

但我又想起了林銳博士的高質(zhì)量C++編程手冊，其中寫到：在多重循環(huán)中，如果有可能，應(yīng)當(dāng)將最長的循環(huán)放在最內(nèi)層，最短的循環(huán)放在最外層，以減少CPU 跨切循環(huán)層的次數(shù)。按照他的說法，上面二種寫法，后一種比較好，這不就跟體系結(jié)構(gòu)書上說的矛盾了嗎？我不知道誰對誰錯，也不知道減少CPU 跨切循環(huán)層的次數(shù)是怎么具體影響效率，大家不知有何看法。

posted on 2006-12-17 23:14 大熊貓閱讀(1402) 評論(4) 編輯收藏引用

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# re: 循環(huán)的效率 2006-12-18 11:14 LOGOS

寫成 for (i=0; i<row*col; ++i)如何？回復(fù) 更多評論

# re: 循環(huán)的效率 2006-12-18 12:38 shephard

CPU一個才多少錢，人腦一個要多少錢
兩種寫法的CPU周期才差多少，在一個團(tuán)隊里溝通兩種寫法的區(qū)別又要花多少人月
說實(shí)話，覺得這樣在意效率真的沒什么意思
畢竟近五年內(nèi)，可能的巨大效率提升還是會發(fā)生在多線程上回復(fù) 更多評論

# re: 循環(huán)的效率 2006-12-18 12:49 WeiFeng

原來早就有人對這點(diǎn)產(chǎn)生懷疑了，去看看吧
http://www.linuxsir.org/bbs/printthread.php?t=248134 回復(fù) 更多評論

# re: 循環(huán)的效率 2006-12-18 18:24 liuliu

這個例子其實(shí)不好，因為這里的效率差別主要在于對內(nèi)存中數(shù)組元素的訪問是否連續(xù)了。如果把內(nèi)層循環(huán)內(nèi)容改為空或者改為sum=1之類，對于for本身的耗費(fèi)應(yīng)該可以看到差別。
如果沒有其他影響因素，把循環(huán)次數(shù)多的for寫在內(nèi)層肯定是有好書的。
首先，對于內(nèi)層，每個for“本身”都執(zhí)行了100*5000次，而對于外層，卻是不同，分別為100和5000，這里可能有些差別。
另外，我想也是更主要的一點(diǎn)，(a)的內(nèi)層循環(huán)連續(xù)執(zhí)行100次后要被打斷一次執(zhí)行外部循環(huán)，如果內(nèi)層有內(nèi)容，連續(xù)執(zhí)行肯定可以更有效的利用register和cache，而每次打斷可能會需要一些外部的交換操作。相比之下，(b)就是連續(xù)執(zhí)行5000次后被打斷一次，一共被打斷100次，這里的開銷差別如果在苛刻的條件下，肯定需要考慮的。
不過，一般情況下，應(yīng)該差別不大，特別是相對于內(nèi)存甚至IO操作，比如上面這個例子的col和row。如果這兩者影響同時存在，考慮了for的問題而忘記了內(nèi)存操作，那就是本末倒置了，畢竟一個是register或cache級別的，一個是memory級別的，差大了。
個人理解，不一定對:) 回復(fù) 更多評論

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