c++ - c++中std::min(int)的效率

Question

我的代码中有一个迭代 1 亿次的循环(需要模拟模型的 1 亿次复制)。对于 1 亿次迭代中的每一次，我通过索引名为 age 的整数变量从数组 (myarray) 中检索一个值。由于数组的长度，只对 age=0,...,99 索引 myarray[age] 有效。但是，age 的实际域是 0,...,inf。

所以，我有以下功能

int tidx(const int& a) {
    return std::min(a,99);
}

允许通过 myarray[tidx(age)] 进行索引。

我怎样才能更有效地做到这一点？

[性能输出低于]

构建说明我正在使用的编译器标志的源文件的示例:

Building file: ../SAR.cpp
Invoking: GCC C++ Compiler
g++ -O3 -Wall -c -fmessage-length=0 -Wno-sign-compare -fopenmp -MMD -MP -MF"SAR.d" -MT"SAR.d" -o"SAR.o" "../SAR.cpp"
Finished building: ../SAR.cpp

从 perf record 到 perf report:

Samples: 280  of event 'cycles', Event count (approx.): 179855989                                                                                   
 24.78%  pc2  libc-2.17.so         [.] __GI_____strtod_l_internal
 11.35%  pc2  pc2                  [.] samplePSA(int, double, int, NRRan&)
  6.67%  pc2  libc-2.17.so         [.] str_to_mpn.isra.0
  6.15%  pc2  pc2                  [.] simulate4_NEJMdisutilities(Policy&, bool)
  5.68%  pc2  pc2                  [.] (anonymous namespace)::stateTransition(double const&, int const&, int&, double const&, bool const&, bool&, bo
  5.25%  pc2  pc2                  [.] HistogramAges::add(double const&)
  3.73%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::istream::getline(char*, long, char)
  3.02%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::basic_istream<char, std::char_traits<char> >& std::operator>><char, std::char_traits<char> >(std::basic_
  2.49%  pc2  [kernel.kallsyms]    [k] 0xffffffff81043e6a
  2.29%  pc2  libc-2.17.so         [.] __strlen_sse2
  2.00%  pc2  libc-2.17.so         [.] __mpn_lshift
  1.72%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] __cxxabiv1::__vmi_class_type_info::__do_dyncast(long, __cxxabiv1::__class_type_info::__sub_kind, __cxxabiv1::
  1.71%  pc2  libc-2.17.so         [.] __memcpy_ssse3_back
  1.67%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::locale::~locale()
  1.65%  pc2  libc-2.17.so         [.] __mpn_construct_double
  1.38%  pc2  libc-2.17.so         [.] memchr
  1.29%  pc2  pc2                  [.] (anonymous namespace)::readTransitionMatrix(double*, std::string)
  1.27%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::string::_M_mutate(unsigned long, unsigned long, unsigned long)
  1.15%  pc2  libc-2.17.so         [.] round_and_return
  1.02%  pc2  libc-2.17.so         [.] __mpn_mul
  1.01%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::istream::sentry::sentry(std::istream&, bool)
  1.00%  pc2  libc-2.17.so         [.] __memcpy_sse2
  0.85%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::locale::locale(std::locale const&)
  0.85%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::string::_M_replace_safe(unsigned long, unsigned long, char const*, unsigned long)
  0.83%  pc2  libstdc++.so.6.0.17  [.] std::locale::locale()
  0.73%  pc2  libc-2.17.so         [.] __mpn_mul_1

来自性能统计:

 Performance counter stats for './release/pc2':

         62.449034 task-clock                #    0.988 CPUs utilized          
                49 context-switches          #    0.785 K/sec                  
                 3 cpu-migrations            #    0.048 K/sec                  
               861 page-faults               #    0.014 M/sec                  
       179,240,478 cycles                    #    2.870 GHz                    
        58,909,298 stalled-cycles-frontend   #   32.87% frontend cycles idle   
   <not supported> stalled-cycles-backend  
       320,437,960 instructions              #    1.79  insns per cycle        
                                             #    0.18  stalled cycles per insn
        70,932,710 branches                  # 1135.850 M/sec                  
           697,468 branch-misses             #    0.98% of all branches        

       0.063228446 seconds time elapsed

如有任何意见，我将不胜感激。我需要学习如何解释/阅读这些信息，所以任何可能帮助我入门的提示都将不胜感激。

Answer 1

要优化代码首先要弄清楚什么地方是瓶颈。要找到瓶颈，必须分析代码。否则，变化是大量时间将浪费在根本无关紧要的微优化/错误优化上。

我没有在你的最小工作代码示例(你没有提供)中使用分析器，但根据我的经验我可以告诉你这一点——你的 tidx() 函数不是一个瓶颈，在这种情况下你不应该关心 std::min() 的性能。瓶颈更有可能是内存访问和停滞的 CPU 周期。

对于初学者，如果可能(如果编译器没有为您完成)尝试展开您的循环。执行 25000000 次迭代可能比 100000000 次更有效，但在单个循环周期中执行更多操作。但在你这样做之前，你必须确保展开循环有帮助而不是伤害。这通常是通过分析来完成的，所以我们回到要优化代码的地步，首先必须弄清楚瓶颈在哪里。找到一个瓶颈……哦，等等，我在这里差点陷入无限循环。中止。