为了加快库中的计算速度,我决定使用std::valarray类。 documentation说:



这正是我所需要的。当我使用g++编译器时,它的工作方式如文档中所述。我开发了一个简单的示例来测试std::valarray的性能:

void check(std::valarray<float>& a)
{
   for (int i = 0; i < a.size(); i++)
      if (a[i] != 7)
         std::cout << "Error" << std::endl;
}

int main()
{
   const int N = 100000000;
   std::valarray<float> a(1, N);
   std::valarray<float> c(2, N);
   std::valarray<float> b(3, N);
   std::valarray<float> d(N);

   auto start = std::chrono::system_clock::now();
   d = a + b * c;
   auto end = std::chrono::system_clock::now();

   std::cout << "Valarr optimized case: "
      << (end - start).count() << std::endl;

   check(d);

   // Optimal single loop case
   start = std::chrono::system_clock::now();
   for (int i = 0; i < N; i++)
      d[i] = a[i] + b[i] * c[i];
   end = std::chrono::system_clock::now();
   std::cout << "Optimal case: " << (end - start).count() << std::endl;

   check(d);
   return 0;
}

在g++上,我得到了:
Valarr optimized case: 1484215
Optimal case: 1472202

似乎所有操作d = a + b * c;实际上都放置在一个周期中,这在保持性能的同时简化了代码。但是,当我使用Visual Studio 2015时这不起作用。对于相同的代码,我得到:
Valarr optimized case: 6652402
Optimal case: 1766699

差异几乎是四倍。没有优化!为什么std::valarray在Visual Studio 2015上无法按需工作?我做对了吗?如何在不放弃std::valarray的情况下解决问题?

最佳答案



您做对了所有事情。问题出在Visual Studio的std::valarray实现中。



只需打开任何valarray运算符的实现即可,例如operator+。您会看到类似的内容(宏扩展之后):

   template<class _Ty> inline
      valarray<_Ty> operator+(const valarray<_Ty>& _Left,
         const valarray<_Ty>& _Right)
   {
      valarray<TYPE> _Ans(_Left.size());
      for (size_t _Idx = 0; _Idx < _Ans.size(); ++_Idx)
         _Ans[_Idx] = _Left[_Idx] + _Right[_Idx];
      return (_Ans)
   }

如您所见,将创建一个新对象,在该对象中复制操作结果。确实没有优化。我不知道为什么,但这是事实。看起来在Visual Studio中,添加了std::valarray仅出于兼容性考虑。

为了进行比较,请考虑GNU implementation。如您所见,每个operator返回的模板类_Expr仅包含operation,但不包含数据。实际计算是在assignment operator中执行的,更具体地说是在__valarray_copy函数中执行的。因此,在执行分配之前,所有操作都在代理对象_Expr上执行。只有调用了operator=后,才会在单个循环中执行存储在_Expr中的操作。这就是为什么您使用g++获得如此好的结果的原因。



您需要在互联网上找到合适的std::valarray实现,也可以编写自己的实现。您可以使用GNU实现作为示例。

关于c++ - 为什么在Visual Studio 2015上valarray这么慢?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题:https://stackoverflow.com/questions/56050322/

10-10 21:26