原因有和沒有opt.flag -O3（C++/C）不同的速度浮點除法的

Question

我試圖測量VS雙精度除法在C++

這裏單精度除法的速度差是簡單我寫的代碼。

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

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 

    float  f_x = 45672.0; 
    float  f_y = 67783.0; 
    double d_x = 45672.0; 
    double d_y = 67783.0; 

    float  f_answer; 
    double d_answer; 

    clock_t start,stop; 
    int  N = 200000000 //2*10^8 


start = clock(); 
for (int i = 0; i < N; ++i) 
    { 
    f_answer = f_x/f_y; 
    } 
stop = clock(); 
std::cout<<"Single Precision:"<< (stop-start)/(double)CLOCKS_PER_SEC<<" "<<f_answer <<std::endl; 


start = clock(); 
for (int i = 0; i < N; ++i) 
    { 
    d_answer = d_x/d_y; 
    } 
stop = clock(); 
std::cout<<"Double precision:" <<(stop-start)/(double)CLOCKS_PER_SEC<<" "<< d_answer<<std::endl; 

return 0; 
} 

當我編譯的代碼沒有優化，g++ test.cpp我得到了下面的輸出

Desktop: ./a.out 
Single precision:8.06 0.673797 
Double precision:12.68 0.673797 

但是，如果我編譯這與g++ -O3 test.cpp然後我得到

Desktop: ./a.out 
Single precision:0 0.673797 
Double precision:0 0.673797 

我怎麼會這樣劇烈的表現增加？由於clock()函數的分辨率較低，第二種情況下顯示的時間爲0。編譯器是否檢測到每個循環迭代都獨立於以前的迭代？

Answer 1

看着你從g++ -O3 -S獲得大會，這是相當明顯的循環和所有的浮點計算的（除了那些涉及的時間）進行了優化不復存在：

 .section  .text.startup,"ax",@progbits 
     .p2align 4,,15 
     .globl main 
     .type main, @function 
main: 
.LFB970: 
     .cfi_startproc 
     pushq %rbp 
     .cfi_def_cfa_offset 16 
     .cfi_offset 6, -16 
     pushq %rbx 
     .cfi_def_cfa_offset 24 
     .cfi_offset 3, -24 
     subq $24, %rsp 
     .cfi_def_cfa_offset 48 
     call clock 
     movq %rax, %rbx 
     call clock 
     movq %rax, %rbp 
     movl $.LC0, %esi 
     movl std::cout, %edi 
     subq %rbx, %rbp 
     call std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::operator<< <std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*) 

看到兩個打電話給clock，一個接着一個接一個？在這之前，只有一些堆棧維護說明。是的，那些循環完全消失了。

您只能使用f_answer或d_answer打印出可在編譯時計算的答案，編譯器可以看到。即使擁有它們也沒有意義。並且如果沒有意義，那麼f_x,f_y,d_x或d_y也沒有意義。全沒了。

要解決此問題，您需要讓循環的每次迭代都取決於上次迭代的結果。這是我解決這個問題的方法。我用的是complex模板做參與計算Mandlebrot設置一些計算：

#include <iostream> 
#include <time.h> 
#include <complex> 

int main(int argc, char *argv[]) 
{ 
    using ::std::complex; 
    using ::std::cout; 

    const complex<float> f_coord(0.1, 0.1); 
    const complex<double> d_coord(0.1, 0.1); 

    complex<float> f_answer(0, 0); 
    complex<double> d_answer(0, 0); 

    clock_t start, stop; 
    const unsigned int N = 200000000; //2*10^8 

    start = clock(); 
    for (unsigned int i = 0; i < N; ++i) 
    { 
     f_answer = (f_answer * f_answer) + f_coord; 
    } 
    stop = clock(); 
    cout << "Single Precision: " << (stop-start)/(double)CLOCKS_PER_SEC 
     << " " << f_answer << '\n'; 


    start = clock(); 
    for (unsigned int i = 0; i < N; ++i) 
    { 
     d_answer = (d_answer * d_answer) + d_coord; 
    } 
    stop = clock(); 
    cout << "Double precision: " <<(stop-start)/(double)CLOCKS_PER_SEC 
     << " " << d_answer << '\n'; 

    return 0; 
} 

Answer 2

可能是因爲編譯器將循環優化爲單次迭代。它甚至可能在編譯時完成了分割。

檢查可執行文件的彙編程序以確保（使用例如objdump）。

Answer 3

如果你在你的花車和雙打的定義添加volatile預選賽中，編譯器不會優化掉未使用的計算。