c++ - 查找表与 if-else

Question

今天，我阅读代码时使用查找表而不是 if-else 来裁剪两个求和的 uint8 值。映射在 i={0...255} 中为 i，在 i={256...511} 中为 255。我想知道这样做的 yield 有多大，并尝试使用 gprof 找出它，

g++ -std=c++0x -pg perfLookup.cpp -O2 -o perfLookup && ./perfLookup && gprof perfLookup |less

下面附上代码。现在没有 -O2 标志，gprof 表示 lookup() 占用执行时间的 45%，而 ifelse() 占用执行时间的 48%。对于 -O2，lookup() 为 56%，ifelse() 为 43%。但这个基准真的正确吗？也许很多代码都被优化掉了，因为 dst 从未被读取过？

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <vector>

void lookup(std::vector<uint8_t> src, int repeat) {
  uint8_t lookup[511];
  for (int i = 0; i < 256; i++) {
    lookup[i] = i;
  }
  for (int i = 256; i < 512; i++) {
    lookup[i] = 255;
  }

  std::vector<uint8_t> dst(src.size());
  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
      dst[i] = lookup[src[i]];
    }
  }

}

void ifelse(std::vector<uint8_t> src, int repeat) {
  std::vector<uint8_t> dst(src.size());
  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
      dst[i] = (src[i] > 255) ? 255 : src[i];
    }
  }
}

int main()
{
  int n = 10000;
  std::vector<uint8_t> src(n);
  for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
    src[i] = rand() % 510;
  }

  lookup(src, 10000);
  ifelse(src, 10000);
}

更新代码:

#include <iostream>
#include <cstdint>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <algorithm>

// g++ -std=c++0x -pg perfLookup.cpp  -O2 -o perfLookup && ./perfLookup && gprof perfLookup |less

std::vector<uint16_t> lookup(std::vector<uint16_t> src, int repeat) {
  uint16_t lookup[511];
  for (int i = 0; i < 256; i++) {
    lookup[i] = i;
  }
  for (int i = 256; i < 511; i++) {
    lookup[i] = 255;
  }

  std::vector<uint16_t> dst(src.size());
  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    for (int k = 0; k < src.size(); k++) {
      dst[k] = lookup[src[k]]; 
    }
  }

  return dst;

}

std::vector<uint16_t> ifelse(std::vector<uint16_t> src, int repeat) {
  std::vector<uint16_t> dst(src.size());
  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    for (int k = 0; k < src.size(); k++) {
      dst[k] = (src[k] > 255) ? 255 : src[k];
    }
  }
  return dst;
}

std::vector<uint16_t> copyv(std::vector<uint16_t> src, int repeat) {
  std::vector<uint16_t> dst(src.size());
  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    dst = src;
    for (int k = 0; k < src.size(); k++) {
      if (dst[k] > 255) {
    dst[k] = 255; 
      }
    }
  }
  return dst;
}

std::vector<uint16_t> copyC(std::vector<uint16_t> src, int repeat)
{
  uint16_t* dst = (uint16_t *) malloc(sizeof(uint16_t) * src.size()); // Alloc array for dst

  for (int i = 0; i < repeat; i++) {
    std::memcpy(dst, &src[0], sizeof(uint16_t) * src.size()); // copy src into array

    for (int k = 0; k < src.size(); k++) {
      if ((dst[k] & 0xFF00) != 0)
    dst[k] = 0x00FF;
    }
  }

  free(dst); 
  return std::vector<uint16_t>(); 
}

int main()
{
  int n = 10000;
  std::vector<uint16_t> src(n);
  for (int i = 0; i < src.size(); i++) {
    src[i] = rand() % 510;
  }
  std::vector<uint16_t> dst;
  dst = lookup(src, 10000);
  dst = ifelse(src, 10000);
  dst = copyv(src,   10000);
}

Answer 1

除了亚历山大已经说过的话:

查找表可以显着提高性能。但是，这被首先创建查找表所花费的时间所抵消。通常您会单独对其进行基准测试。

另一件必须记住的事情是查找表需要缓存空间，因此如果它很大可能会导致缓存未命中。如果有足够多的缓存未命中，if 方法将比查找表更快。

最后，gprof 非常适合识别瓶颈。但我不会将其用于基准测试。请改用计时功能。 gprof 使用采样，严格来说可以映射到消耗的时间，但这里不太精确。