循環展開和優化

Question

給予代碼：

for (int i = 0; i < n; ++i) 
{ 
    A(i) ; 
    B(i) ; 
    C(i) ; 
} 

而優化的版本：

for (int i = 0; i < (n - 2); i+=3) 
{ 
    A(i) 
    A(i+1) 
    A(i+2) 
    B(i) 
    B(i+1) 
    B(i+2) 
    C(i) 
    C(i+1) 
    C(i+2) 
} 

東西是我不明白：這是更好？使用其他版本看不到任何更快的工作。我在這裏錯過了什麼嗎？

所有我看到的是，每一個指令根據之前的指令，這意味着 我需要等待前一指令將在以開始一前一後完成...

感謝

Answer 1

在語言的高級視圖中，您不會看到優化。速度增強來自編譯器對你所擁有的內容的處理。

在第一種情況下，它是這樣的：

LOCATION_FLAG; 
DO_SOMETHING; 
TEST FOR LOOP COMPLETION;//Jumps to LOCATION_FLAG if false 

在第二個它是這樣的：

LOCATION_FLAG; 
DO_SOMETHING; 
DO_SOMETHING; 
DO_SOMETHING; 
TEST FOR LOOP COMPLETION;//Jumps to LOCATION_FLAG if false 

您可以在後一種情況看，測試和跳躍的開銷僅爲每3個指令1個。首先是1個指令1;所以它經常發生很多。因此，如果你有不變式可以依賴（使用你的例子中的一個mod 3的數組），那麼展開循環會更高效，因爲底層組件的編寫更直接。

Answer 2

那麼，這個代碼是「更好」還是「更糟糕」完全取決於A，B和C的實現，您期望的值爲n，您正在使用哪種編譯器以及正在運行哪個硬件。

通常，循環展開的好處是可以減少循環的開銷（即增加i並將其與n進行比較）。在這種情況下，可以減少3倍。

Answer 3

循環展開用於減少分支指令的跳轉次數，這可能會使循環更快，但會增加二進制文件的大小。取決於實施和平臺，要麼可能會更快。

Answer 4

只要函數A（），B（）和C（）不修改相同的數據集，第二個版本就提供了更多的並行化選項。

在第一個版本中，三個函數可以同時運行，假設沒有相互依賴關係。在第二個版本中，假設你有足夠的執行單元來做這樣一次又一次，所有三個函數可以同時運行所有三個數據集，沒有相互依賴關係。

Answer 5

一般來說，嘗試「發明」優化並不是一個好主意，除非您有確鑿證據表明您會獲得增加，因爲很多時候您最終可能會引入降級。通常，獲得這種證據的最佳方式是使用一個好的分析器。我會用一個分析器來測試這個代碼的兩個版本，以查看其差異。

而且，多次循環展開心不是很可移植，如前面提到的，它極大地取決於平臺，編譯器等

您可以使用編譯器選項還播放。一個有趣的gcc的選項是 「-floop-優化」，你有 「-O，-O2，-O3和-Os」

編輯另外自動獲取，看看 「-funroll-循環」 編譯選項。