为什么我的程序这么慢?(Why is my program so slow?)

2019-08-31 20:05发布

有人决定做一个简单的测试,看看客户端如何本地人在速度方面相比的JavaScript。 他们这样做,通过运行10次000 000开方的计算和测量所花费的时间。 使用JavaScript结果0.096秒,并用NaCl:4.241秒......怎么可能? 是不是速度放在第一位使用氯化钠的原因之一? 还是我错过了一些编译器标志还是什么?

继承人,这是运行的代码:

clock_t t = clock();
float result = 0;
for(int i = 0; i < 10000000; ++i) {
    result += sqrt(i);
}
t = clock() - t;      
float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
pp::Var var_reply = pp::Var(tt);
PostMessage(var_reply);

PS:这个问题的东西的编辑版本中出现的本地客户端的邮件列表

Answer 1:

注意:这个答案是东西编辑版本中出现的本地客户端的邮件列表

微基准是棘手:除非你知道你在做什么,很好很容易产生苹果与桔子的对比这是不相关的,你要观察/测量所有的行为。

我会用自己的例子详细一点(我会排除NaCl和坚持现有的“尝试和真正的”技术)。

这是您的测试原生的C程序:

$ cat test1.c
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  clock_t t = clock();
  float result = 0;
  for(int i = 0; i < 1000000000; ++i) {
      result += sqrt(i);
  }
  t = clock() - t;
  float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
  printf("%g %g\n", result, tt);

}
$ gcc -std=c99 -O2 test1.c -lm -o test1
$ ./test1
5.49756e+11 25.43

好。 我们可以在25.43秒做十亿周期。 但是,让我们看看有什么需要时间:让我们将“结果+ =开方(I);” 与 “结果+ = I;”

$ cat test2.c
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  clock_t t = clock();
  float result = 0;
  for(int i = 0; i < 1000000000; ++i) {
      result += i;
  }
  t = clock() - t;
  float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
  printf("%g %g\n", result, tt);
}
$ gcc -std=c99 -O2 test2.c -lm -o test2
$ ./test2
1.80144e+16 1.21

哇! 时间实际上是在CPU提供的sqrt函数花费95%,其他的一切了不到5%。 但是,如果我们将改变什么代码只是一个位:更换的 “printf(” %G%G \ n “因此,TT);” 用的 “printf(” %克\ n “个,TT);” ?

$ cat test3.c
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  clock_t t = clock();
  float result = 0;
  for(int i = 0; i < 1000000000; ++i) {
      result += sqrt(i);
  }
  t = clock() - t;
  float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
  printf("%g\n", tt);
}
$ gcc -std=c99 -O2 test3.c -lm -o test3
$ ./test
1.44

嗯......貌似现在“开方”几乎一样快“+”。 怎么会这样? 如何printf的影响上一个周期呢?

让我们来看看:

$ gcc -std=c99 -O2 test1.c -S -o -
...
.L3:
        cvtsi2sd        %ebp, %xmm1
        sqrtsd  %xmm1, %xmm0
        ucomisd %xmm0, %xmm0
        jp      .L7
        je      .L2
.L7:
        movapd  %xmm1, %xmm0
        movss   %xmm2, (%rsp)
        call    sqrt
        movss   (%rsp), %xmm2
.L2:
        unpcklps        %xmm2, %xmm2
        addl    $1, %ebp
        cmpl    $1000000000, %ebp
        cvtps2pd        %xmm2, %xmm2
        addsd   %xmm0, %xmm2
        unpcklpd        %xmm2, %xmm2
        cvtpd2ps        %xmm2, %xmm2
        jne     .L3
 ...
$ gcc -std=c99 -O2 test3.c -S -o -
...
        xorpd   %xmm1, %xmm1
...
.L5:
        cvtsi2sd        %ebp, %xmm0
        ucomisd %xmm0, %xmm1
        ja      .L14
.L10:
        addl    $1, %ebp
        cmpl    $1000000000, %ebp
        jne     .L5
...
.L14:
        sqrtsd  %xmm0, %xmm2
        ucomisd %xmm2, %xmm2
        jp      .L12
        .p2align 4,,2
        je      .L10
.L12:
        movsd   %xmm1, (%rsp)
        .p2align 4,,5
        call    sqrt
        movsd   (%rsp), %xmm1
        .p2align 4,,4
        jmp     .L10
...

第一个版本实际上是调用开方十亿次,但第二个没有做这种事情! 相反,它会检查,如果数字为负,只有在这种情况下,开方来电! 为什么? 什么编译器(或者,更确切地说,编译器的作者)正试图在这里做什么?

嗯,这很简单:因为我们已经不是在这个特殊的版本中使用的“结果”,它可以安全地忽略“开方”呼......如果该值不为负,这是! 如果是负值,那么(根据FPU标志)开方可以做不同的事情(返回无意义的结果,程序崩溃等)。 这就是为什么这个版本的时候打快 - 但它不计算平方根的一切!

这里是显示错误的微基准怎么能去最后一个例子:

$ cat test4.c
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  clock_t t = clock();
  int result = 0;
  for(int i = 0; i < 1000000000; ++i) {
      result += 2;
  }
  t = clock() - t;
  float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
  printf("%d %g\n", result, tt);
}
$ gcc -std=c99 -O2 test4.c -lm -o test4
$ ./test4
2000000000 0

执行时间是...... ZERO? 怎么会这样? 十亿计算,在不到一眨眼的功夫? 让我们来看看:

$ gcc -std=c99 -O2 test1.c -S -o -
...
        call    clock
        movq    %rax, %rbx
        call    clock
        subq    %rbx, %rax
        movl    $2000000000, %edx
        movl    $.LC1, %esi
        cvtsi2ssq       %rax, %xmm0
        movl    $1, %edi
        movl    $1, %eax
        divss   .LC0(%rip), %xmm0
        unpcklps        %xmm0, %xmm0
        cvtps2pd        %xmm0, %xmm0
...

呃,哦,周期完全消除! 所有的计算发生在编译时和雪上加霜的两个“钟”呼叫周期启动的身体之前,执行!

如果我们把它放在单独的功能是什么?

$ cat test5.c
#include <math.h>
#include <time.h>
#include <stdio.h>

int testfunc(int num, int max) {
  int result = 0;
  for(int i = 0; i < max; ++i) {
      result += num;
  }
  return result;
}

int main() {
  clock_t t = clock();
  int result = testfunc(2, 1000000000);
  t = clock() - t;
  float tt = ((float)t)/CLOCKS_PER_SEC;
  printf("%d %g\n", result, tt);
}
$ gcc -std=c99 -O2 test5.c -lm -o test5
$ ./test5
2000000000 0

还是一样??? 怎么会这样?

$ gcc -std=c99 -O2 test5.c -S -o -
...
.globl testfunc
        .type   testfunc, @function
testfunc:
.LFB16:
        .cfi_startproc
        xorl    %eax, %eax
        testl   %esi, %esi
        jle     .L3
        movl    %esi, %eax
        imull   %edi, %eax
.L3:
        rep
        ret
        .cfi_endproc
...

哎哟:编译器非常聪明,用乘法来代替循环!

现在,如果你将一侧和JavaScript的另一边添加氯化钠,你会得到这样一个复杂的系统,结果是不可预知的字面上。

这里的问题是,对于微基准你试图隔离一段代码,然后评估它的属性,但随后编译器(无论JIT或AOT)会尝试,因为它试图从你的程序中删除所有无用的计算,以阻止你的努力!

微基准有用的,肯定的,但他们是取证分析工具,不是你想用比较两个不同系统的速度的东西! 为此你需要一些“真正的”(在世界上的一些感觉:东西不能用过于急切的编译器进行优化,以件)工作量:排序算法很受欢迎,尤其如此。

其使用的sqrt基准是特别讨厌的,因为正如我们所看到的,通常他们花费大量的时间执行一个单一的CPU指令超过90%:sqrtsd(FSQRT如果是32位版本),这是当然的,对JavaScript和NaCl相同。 这些基准(如果正确实施)可以作为试金石(如果有的实施速度不同于什么简单的原生版本的展品,那么你正在做的事情错太多),但它们无法作为的氯化钠,JavaScript中,C#速度比较或Visual Basic。



文章来源: Why is my program so slow?