performance - 为什么具有不同整数参数大小的相同函数更快？-6ren

performance - 为什么具有不同整数参数大小的相同函数更快？

转载作者：行者123 更新时间：2023-11-29 07:46:55

受 From Mathematics to Generic Programming 这本书的启发，我正在研究函数和不同的整数大小。

我有两个不同的素数筛实现，它们可以与 u16 或 u32 一起使用。我用 cargo bench 对它们进行基准测试，u16 方法总是比 u32 方法快一点。

为什么会这样？我的假设是我的处理器 (i5-7300u) 能够同时为 u16 执行两次添加，但不能为 u32 或 u64 执行。然而，我不知道如何验证这一点。我附上了程序集。

基准测试结果

test tests::bench_sift2 ... bench: 74,093 ns/iter (+/- 3,765)

test tests::bench_sift2_u16 ... bench: 61,136 ns/iter (+/- 3,389)

编辑

尝试使用不同的数组大小以及使用 bool 数组而不是向量的想法会产生大约。两种功能的速度相同。实际上，只有当两个向量的大小都为 1<<15 时，性能差异才会显着。

编辑 2

一些有趣的观察:我在装有 Windows 10 Pro 10.0.1 的 Windows Surface 计算机上运行此代码。或多或少是偶然的，我只是用不同的节能配置运行基准测试。当我将配置设置为最高性能时，我或多或少会看到下面报告的结果。如果我将配置设置为任何其他级别，我会看到两个函数的行为似乎相同的结果，但测量误差会急剧增加。

Rust 代码

#![feature(iterator_step_by)]
#![feature(test)]

extern crate test;

fn main() {
   let vec = sift2(1 << 15);
   // let vec = sift2_u16(1 << 15);
   println!("{}",vec[0]);
}


fn sift2(n: usize) -> Vec<bool> {
    let mut vec = vec![true; n];

    let mut i = 0;
    let mut index_square = 3;
    let mut factor = 3;

    while index_square < n {
        if vec[i] {
            mark_sieve(&mut vec[index_square..], factor);
        }
        i += 1;

        index_square += factor;
        factor += 2;
        index_square += factor;
    }

    vec
}

fn sift2_u16(n: u16) -> Vec<bool> {
    let mut vec = vec![true; n as usize];

    let mut i: u16 = 0;
    let mut index_square: u16 = 3;
    let mut factor: u16 = 3;

    while index_square < n {
        if vec[i as usize] {
            mark_sieve(&mut vec[index_square as usize..], factor as usize);
        }
        i += 1;

        index_square += factor;
        factor += 2;
        index_square += factor;
    }

    vec
}

fn mark_sieve(data: &mut [bool], factor: usize) {
    data.iter_mut().step_by(factor).for_each(|k| *k = false);
}

#[cfg(test)]
mod tests {

    use super::*;
    use test::{black_box, Bencher};

    #[bench]
    fn bench_sift2(b: &mut Bencher) {
        b.iter(|| sift2(1 << 15));
    }

    #[bench]
    fn bench_sift2_u16(b: &mut Bencher) {
        b.iter(|| sift2_u16(1 << 15));
    }
}

为 sift2 生成的程序集

    .text
    .def     _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E;
    .scl    2;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .globl  _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .p2align    4, 0x90
_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E:
.seh_proc _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    movq    %r8, %r9
    movq    %rdx, %rax
    movq    %rcx, 32(%rsp)
    leaq    vtable.4(%rip), %rdx
    leaq    32(%rsp), %rcx
    movq    %rax, %r8
    callq   _ZN3std2rt19lang_start_internal17h273003faf754a099E
    nop
    addq    $40, %rsp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .seh_endproc

    .def     _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .p2align    4, 0x90
_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E:
.seh_proc _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   *(%rcx)
    nop
    addq    $40, %rsp
    jmp _ZN58_$LT$$LP$$RP$$u20$as$u20$std..termination..Termination$GT$6report17h23aa27a926e2484dE
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .seh_endproc

    .def     _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE:
.seh_proc _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   *%rcx
    nop
    addq    $40, %rsp
    jmp _ZN58_$LT$$LP$$RP$$u20$as$u20$std..termination..Termination$GT$6report17h23aa27a926e2484dE
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    .seh_endproc

    .def     _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E:
    movq    8(%rcx), %rdx
    testq   %rdx, %rdx
    je  .LBB3_1
    movq    (%rcx), %rcx
    movl    $1, %r8d
    jmp __rust_dealloc
.LBB3_1:
    retq

    .def     _ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE:
    retq

    .def     _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    .p2align    4, 0x90
_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE:
.seh_proc _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   __rust_oom
    ud2
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    .seh_endproc

    .def     _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .globl  __xmm@00000000000080000000000000008000
    .section    .rdata,"dr",discard,__xmm@00000000000080000000000000008000
    .p2align    4
__xmm@00000000000080000000000000008000:
    .quad   32768
    .quad   32768
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .p2align    4, 0x90
_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
.Lfunc_begin0:
.seh_proc _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_handler __CxxFrameHandler3, @unwind, @except
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $128, %rsp
    .seh_stackalloc 128
    leaq    128(%rsp), %rbp
    .seh_setframe 5, 128
    .seh_endprologue
    movq    $-2, -8(%rbp)
    leaq    -56(%rbp), %r8
    movl    $32768, %ecx
    movl    $1, %edx
    callq   __rust_alloc
    movq    %rax, %rdi
    testq   %rdi, %rdi
    je  .LBB6_21
    movl    $32768, %r14d
    movl    $1, %edx
    movl    $32768, %r8d
    movq    %rdi, %rcx
    callq   memset
    movq    %rdi, -56(%rbp)
    movaps  __xmm@00000000000080000000000000008000(%rip), %xmm0
    movups  %xmm0, -48(%rbp)
    xorl    %edx, %edx
    movl    $3, %eax
    movl    $3, %ecx
    cmpb    $0, (%rdi,%rdx)
    jne .LBB6_3
    jmp .LBB6_10
    .p2align    4, 0x90
.LBB6_12:
    addq    $2, %rax
    movq    -56(%rbp), %rdi
    cmpb    $0, (%rdi,%rdx)
    je  .LBB6_10
.LBB6_3:
    cmpq    %rcx, %r14
    jb  .LBB6_4
    cmpq    %rcx, %r14
    je  .LBB6_10
    addq    %rdi, %r14
    leaq    (%rdi,%rcx), %rdi
    leaq    -1(%rax), %rsi
    addq    $1, %rdi
    .p2align    4, 0x90
.LBB6_9:
    movb    $0, -1(%rdi)
    movq    %r14, %rbx
    subq    %rdi, %rbx
    addq    %rax, %rdi
    cmpq    %rsi, %rbx
    ja  .LBB6_9
.LBB6_10:
    addq    %rax, %rcx
    addq    %rax, %rcx
    addq    $2, %rcx
    cmpq    $32767, %rcx
    ja  .LBB6_14
    addq    $1, %rdx
    movq    -40(%rbp), %r14
    cmpq    %rdx, %r14
    ja  .LBB6_12
.Ltmp6:
    leaq    panic_bounds_check_loc.j(%rip), %rcx
    movq    %r14, %r8
    callq   _ZN4core9panicking18panic_bounds_check17h677ced4df3a8276eE
.Ltmp7:
    jmp .LBB6_6
.LBB6_14:
    movq    -40(%rbp), %rax
    movq    %rax, -64(%rbp)
    movups  -56(%rbp), %xmm0
    movaps  %xmm0, -80(%rbp)
    cmpq    $0, -64(%rbp)
    je  .LBB6_15
    movq    -80(%rbp), %rsi
    movq    %rsi, -96(%rbp)
    leaq    _ZN43_$LT$bool$u20$as$u20$core..fmt..Display$GT$3fmt17h27a33a0bff6802a9E(%rip), %rax
    movq    %rax, -88(%rbp)
    leaq    ref.m(%rip), %rax
    movq    %rax, -56(%rbp)
    movq    $2, -48(%rbp)
    leaq    ref.n(%rip), %rax
    movq    %rax, -40(%rbp)
    movq    $1, -32(%rbp)
    leaq    -96(%rbp), %rax
    movq    %rax, -24(%rbp)
    movq    $1, -16(%rbp)
.Ltmp2:
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN3std2io5stdio6_print17h38a18b84d105804dE
.Ltmp3:
    movq    -72(%rbp), %rdx
    testq   %rdx, %rdx
    je  .LBB6_19
    movl    $1, %r8d
    movq    %rsi, %rcx
    callq   __rust_dealloc
.LBB6_19:
    nop
    addq    $128, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
.LBB6_4:
.Ltmp0:
    movq    %r14, %rdx
    callq   _ZN4core5slice22slice_index_order_fail17hbd1edce8e1fe586aE
.Ltmp1:
.LBB6_6:
    ud2
.LBB6_21:
    movups  -48(%rbp), %xmm0
    movaps  %xmm0, -80(%rbp)
    movaps  -80(%rbp), %xmm0
    movups  %xmm0, -48(%rbp)
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    ud2
.LBB6_15:
.Ltmp4:
    leaq    panic_bounds_check_loc.j(%rip), %rcx
    xorl    %edx, %edx
    xorl    %r8d, %r8d
    callq   _ZN4core9panicking18panic_bounds_check17h677ced4df3a8276eE
.Ltmp5:
    jmp .LBB6_6
    .seh_handlerdata
    .long   ($cppxdata$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .def     "?dtor$13@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA";
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .p2align    4, 0x90
"?dtor$13@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA":
.seh_proc "?dtor$13@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"
.LBB6_13:
    movq    %rdx, 16(%rsp)
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $32, %rsp
    .seh_stackalloc 32
    leaq    128(%rdx), %rbp
    .seh_endprologue
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    nop
    addq    $32, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .def     "?dtor$20@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA";
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .p2align    4, 0x90
"?dtor$20@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA":
.seh_proc "?dtor$20@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"
.LBB6_20:
    movq    %rdx, 16(%rsp)
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $32, %rsp
    .seh_stackalloc 32
    leaq    128(%rdx), %rbp
    .seh_endprologue
    leaq    -80(%rbp), %rcx
    callq   _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    nop
    addq    $32, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
.Lfunc_end0:
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .section    .xdata,"dr",associative,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .p2align    2
$cppxdata$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   429065506
    .long   2
    .long   ($stateUnwindMap$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .long   0
    .long   0
    .long   6
    .long   ($ip2state$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .long   120
    .long   0
    .long   1
$stateUnwindMap$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   -1
    .long   "?dtor$13@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"@IMGREL
    .long   -1
    .long   "?dtor$20@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"@IMGREL
$ip2state$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   .Lfunc_begin0@IMGREL
    .long   -1
    .long   .Ltmp6@IMGREL+1
    .long   0
    .long   .Ltmp2@IMGREL+1
    .long   1
    .long   .Ltmp0@IMGREL+1
    .long   0
    .long   .Ltmp4@IMGREL+1
    .long   1
    .long   .Ltmp5@IMGREL+1
    .long   -1
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E

    .def     main;
    .scl    2;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,main
    .globl  main
    .p2align    4, 0x90
main:
.seh_proc main
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    movq    %rdx, %rax
    movslq  %ecx, %r8
    leaq    _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E(%rip), %rcx
    movq    %rcx, 32(%rsp)
    leaq    vtable.4(%rip), %rdx
    leaq    32(%rsp), %rcx
    movq    %rax, %r9
    callq   _ZN3std2rt19lang_start_internal17h273003faf754a099E
    nop
    addq    $40, %rsp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,main
    .seh_endproc

    .section    .rdata,"dr",one_only,vtable.4
    .p2align    3
vtable.4:
    .quad   _ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE
    .quad   8
    .quad   8
    .quad   _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .quad   _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .quad   _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.i
    .p2align    4
str.i:
    .ascii  "C:\\projects\\rust\\src\\liballoc\\vec.rs"

    .section    .rdata,"dr",one_only,panic_bounds_check_loc.j
    .p2align    3
panic_bounds_check_loc.j:
    .quad   str.i
    .quad   36
    .long   1551
    .long   10

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.k
str.k:

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.l
str.l:
    .byte   10

    .section    .rdata,"dr",one_only,ref.m
    .p2align    3
ref.m:
    .quad   str.k
    .quad   0
    .quad   str.l
    .quad   1

    .section    .rdata,"dr",one_only,ref.n
    .p2align    3
ref.n:
    .quad   1
    .quad   0
    .quad   3
    .zero   8
    .quad   3
    .zero   8
    .long   32
    .long   0
    .byte   3
    .zero   7

为 sift2_u16 生成的程序集

U16
    .text
    .def     _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E;
    .scl    2;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .globl  _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .p2align    4, 0x90
_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E:
.seh_proc _ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    movq    %r8, %r9
    movq    %rdx, %rax
    movq    %rcx, 32(%rsp)
    leaq    vtable.4(%rip), %rdx
    leaq    32(%rsp), %rcx
    movq    %rax, %r8
    callq   _ZN3std2rt19lang_start_internal17h273003faf754a099E
    nop
    addq    $40, %rsp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start17h0092a1d276f89f87E
    .seh_endproc

    .def     _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .p2align    4, 0x90
_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E:
.seh_proc _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   *(%rcx)
    nop
    addq    $40, %rsp
    jmp _ZN58_$LT$$LP$$RP$$u20$as$u20$std..termination..Termination$GT$6report17h23aa27a926e2484dE
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .seh_endproc

    .def     _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE:
.seh_proc _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   *%rcx
    nop
    addq    $40, %rsp
    jmp _ZN58_$LT$$LP$$RP$$u20$as$u20$std..termination..Termination$GT$6report17h23aa27a926e2484dE
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE
    .seh_endproc

    .def     _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E:
    movq    8(%rcx), %rdx
    testq   %rdx, %rdx
    je  .LBB3_1
    movq    (%rcx), %rcx
    movl    $1, %r8d
    jmp __rust_dealloc
.LBB3_1:
    retq

    .def     _ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE
    .p2align    4, 0x90
_ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE:
    retq

    .def     _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    .p2align    4, 0x90
_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE:
.seh_proc _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    callq   __rust_oom
    ud2
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    .seh_endproc

    .def     _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E;
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .globl  __xmm@00000000000080000000000000008000
    .section    .rdata,"dr",discard,__xmm@00000000000080000000000000008000
    .p2align    4
__xmm@00000000000080000000000000008000:
    .quad   32768
    .quad   32768
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .p2align    4, 0x90
_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
.Lfunc_begin0:
.seh_proc _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_handler __CxxFrameHandler3, @unwind, @except
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $128, %rsp
    .seh_stackalloc 128
    leaq    128(%rsp), %rbp
    .seh_setframe 5, 128
    .seh_endprologue
    movq    $-2, -8(%rbp)
    leaq    -56(%rbp), %r8
    movl    $32768, %ecx
    movl    $1, %edx
    callq   __rust_alloc
    movq    %rax, %r14
    testq   %r14, %r14
    je  .LBB6_23
    movl    $32768, %edi
    movl    $1, %edx
    movl    $32768, %r8d
    movq    %r14, %rcx
    callq   memset
    movq    %r14, -56(%rbp)
    movaps  __xmm@00000000000080000000000000008000(%rip), %xmm0
    movups  %xmm0, -48(%rbp)
    movw    $3, %r8w
    xorl    %edx, %edx
    movw    $3, %r9w
    cmpb    $0, (%r14,%rdx)
    jne .LBB6_3
    jmp .LBB6_12
    .p2align    4, 0x90
.LBB6_14:
    movq    -56(%rbp), %r14
    cmpb    $0, (%r14,%rdx)
    je  .LBB6_12
.LBB6_3:
    movzwl  %r9w, %ecx
    cmpq    %rcx, %rdi
    jb  .LBB6_4
    testw   %r8w, %r8w
    je  .LBB6_8
    cmpq    %rcx, %rdi
    je  .LBB6_12
    addq    %r14, %rcx
    movzwl  %r8w, %ebx
    addq    %r14, %rdi
    leaq    -1(%rbx), %rax
    addq    $1, %rcx
    .p2align    4, 0x90
.LBB6_11:
    movb    $0, -1(%rcx)
    movq    %rdi, %rsi
    subq    %rcx, %rsi
    addq    %rbx, %rcx
    cmpq    %rax, %rsi
    ja  .LBB6_11
.LBB6_12:
    addl    %r8d, %r9d
    addl    $2, %r8d
    addw    %r8w, %r9w
    js  .LBB6_16
    addq    $1, %rdx
    movq    -40(%rbp), %rdi
    cmpq    %rdx, %rdi
    ja  .LBB6_14
.Ltmp8:
    leaq    panic_bounds_check_loc.j(%rip), %rcx
    movq    %rdi, %r8
    callq   _ZN4core9panicking18panic_bounds_check17h677ced4df3a8276eE
.Ltmp9:
    jmp .LBB6_6
.LBB6_16:
    movq    -40(%rbp), %rax
    movq    %rax, -64(%rbp)
    movups  -56(%rbp), %xmm0
    movaps  %xmm0, -80(%rbp)
    cmpq    $0, -64(%rbp)
    je  .LBB6_17
    movq    -80(%rbp), %rsi
    movq    %rsi, -96(%rbp)
    leaq    _ZN43_$LT$bool$u20$as$u20$core..fmt..Display$GT$3fmt17h27a33a0bff6802a9E(%rip), %rax
    movq    %rax, -88(%rbp)
    leaq    ref.m(%rip), %rax
    movq    %rax, -56(%rbp)
    movq    $2, -48(%rbp)
    leaq    ref.n(%rip), %rax
    movq    %rax, -40(%rbp)
    movq    $1, -32(%rbp)
    leaq    -96(%rbp), %rax
    movq    %rax, -24(%rbp)
    movq    $1, -16(%rbp)
.Ltmp4:
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN3std2io5stdio6_print17h38a18b84d105804dE
.Ltmp5:
    movq    -72(%rbp), %rdx
    testq   %rdx, %rdx
    je  .LBB6_21
    movl    $1, %r8d
    movq    %rsi, %rcx
    callq   __rust_dealloc
.LBB6_21:
    nop
    addq    $128, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
.LBB6_4:
.Ltmp2:
    movq    %rdi, %rdx
    callq   _ZN4core5slice22slice_index_order_fail17hbd1edce8e1fe586aE
.Ltmp3:
    jmp .LBB6_6
.LBB6_8:
.Ltmp0:
    leaq    ref.b(%rip), %rcx
    callq   _ZN4core9panicking5panic17h42feaa2e0dc2c607E
.Ltmp1:
.LBB6_6:
    ud2
.LBB6_23:
    movups  -48(%rbp), %xmm0
    movaps  %xmm0, -80(%rbp)
    movaps  -80(%rbp), %xmm0
    movups  %xmm0, -48(%rbp)
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN61_$LT$alloc..heap..Heap$u20$as$u20$alloc..allocator..Alloc$GT$3oom17h59b46cc14d642c9aE
    ud2
.LBB6_17:
.Ltmp6:
    leaq    panic_bounds_check_loc.j(%rip), %rcx
    xorl    %edx, %edx
    xorl    %r8d, %r8d
    callq   _ZN4core9panicking18panic_bounds_check17h677ced4df3a8276eE
.Ltmp7:
    jmp .LBB6_6
    .seh_handlerdata
    .long   ($cppxdata$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .def     "?dtor$15@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA";
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .p2align    4, 0x90
"?dtor$15@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA":
.seh_proc "?dtor$15@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"
.LBB6_15:
    movq    %rdx, 16(%rsp)
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $32, %rsp
    .seh_stackalloc 32
    leaq    128(%rdx), %rbp
    .seh_endprologue
    leaq    -56(%rbp), %rcx
    callq   _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    nop
    addq    $32, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .def     "?dtor$22@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA";
    .scl    3;
    .type   32;
    .endef
    .p2align    4, 0x90
"?dtor$22@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA":
.seh_proc "?dtor$22@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"
.LBB6_22:
    movq    %rdx, 16(%rsp)
    pushq   %rbp
    .seh_pushreg 5
    pushq   %r14
    .seh_pushreg 14
    pushq   %rsi
    .seh_pushreg 6
    pushq   %rdi
    .seh_pushreg 7
    pushq   %rbx
    .seh_pushreg 3
    subq    $32, %rsp
    .seh_stackalloc 32
    leaq    128(%rdx), %rbp
    .seh_endprologue
    leaq    -80(%rbp), %rcx
    callq   _ZN4core3ptr13drop_in_place17h98ac405189abf599E
    nop
    addq    $32, %rsp
    popq    %rbx
    popq    %rdi
    popq    %rsi
    popq    %r14
    popq    %rbp
    retq
.Lfunc_end0:
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .seh_endproc
    .section    .xdata,"dr",associative,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E
    .p2align    2
$cppxdata$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   429065506
    .long   2
    .long   ($stateUnwindMap$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .long   0
    .long   0
    .long   6
    .long   ($ip2state$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E)@IMGREL
    .long   120
    .long   0
    .long   1
$stateUnwindMap$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   -1
    .long   "?dtor$15@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"@IMGREL
    .long   -1
    .long   "?dtor$22@?0?_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E@4HA"@IMGREL
$ip2state$_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E:
    .long   .Lfunc_begin0@IMGREL
    .long   -1
    .long   .Ltmp8@IMGREL+1
    .long   0
    .long   .Ltmp4@IMGREL+1
    .long   1
    .long   .Ltmp2@IMGREL+1
    .long   0
    .long   .Ltmp6@IMGREL+1
    .long   1
    .long   .Ltmp7@IMGREL+1
    .long   -1
    .section    .text,"xr",one_only,_ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E

    .def     main;
    .scl    2;
    .type   32;
    .endef
    .section    .text,"xr",one_only,main
    .globl  main
    .p2align    4, 0x90
main:
.seh_proc main
    subq    $40, %rsp
    .seh_stackalloc 40
    .seh_endprologue
    movq    %rdx, %rax
    movslq  %ecx, %r8
    leaq    _ZN8chapter34main17hfb06448c1bac2398E(%rip), %rcx
    movq    %rcx, 32(%rsp)
    leaq    vtable.4(%rip), %rdx
    leaq    32(%rsp), %rcx
    movq    %rax, %r9
    callq   _ZN3std2rt19lang_start_internal17h273003faf754a099E
    nop
    addq    $40, %rsp
    retq
    .seh_handlerdata
    .section    .text,"xr",one_only,main
    .seh_endproc

    .section    .rdata,"dr",one_only,vtable.4
    .p2align    3
vtable.4:
    .quad   _ZN4core3ptr13drop_in_place17hd909dec568d984beE
    .quad   8
    .quad   8
    .quad   _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .quad   _ZN3std2rt10lang_start28_$u7b$$u7b$closure$u7d$$u7d$17hac4aa92a66ec8c82E
    .quad   _ZN4core3ops8function6FnOnce9call_once17h9a20945579719b9dE

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.9
    .p2align    4
str.9:
    .ascii  "assertion failed: step != 0"

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.a
    .p2align    4
str.a:
    .ascii  "libcore\\iter\\iterator.rs"

    .section    .rdata,"dr",one_only,ref.b
    .p2align    3
ref.b:
    .quad   str.9
    .quad   27
    .quad   str.a
    .quad   24
    .long   299
    .long   9

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.i
    .p2align    4
str.i:
    .ascii  "C:\\projects\\rust\\src\\liballoc\\vec.rs"

    .section    .rdata,"dr",one_only,panic_bounds_check_loc.j
    .p2align    3
panic_bounds_check_loc.j:
    .quad   str.i
    .quad   36
    .long   1551
    .long   10

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.k
str.k:

    .section    .rdata,"dr",one_only,str.l
str.l:
    .byte   10

    .section    .rdata,"dr",one_only,ref.m
    .p2align    3
ref.m:
    .quad   str.k
    .quad   0
    .quad   str.l
    .quad   1

    .section    .rdata,"dr",one_only,ref.n
    .p2align    3
ref.n:
    .quad   1
    .quad   0
    .quad   3
    .zero   8
    .quad   3
    .zero   8
    .long   32
    .long   0
    .byte   3
    .zero   7

最佳答案

我从未尝试过 Rust，但我知道一些进行此类性能分析的好工具。因此，虽然它可能无法完全回答您的问题，但您将获得工具来深入研究这个问题。

当试图理解低级性能时，您必须查看生成的程序集，您似乎已经通过提供的输出完成了该程序集。然而，这是非常不可读的。这就是我的偏好工具出现在游戏中的地方:Compiler Explorer .可以看到your code here

从生成的程序集中，我们看到了一些差异。让我们只关注循环的 2 个元素(您可以检查其他元素，但想法和结果是相同的)

while 32 位测试:

mov     rax, qword ptr [rbp - 112]
cmp     qword ptr [rbp - 64], rax
jb      .LBB124_5

在 16 位中也是如此:

mov     ax, word ptr [rbp - 98]
cmp     word ptr [rbp - 52], ax
jb      .LBB125_5

mark_sieve 32:

.LBB124_8:
    mov     rax, qword ptr [rbp - 64]
    mov     qword ptr [rbp - 48], rax
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 48]
    lea     rdi, [rbp - 96]
    call    <alloc::vec::Vec<T> as core::ops::index::IndexMut<core::ops::range::RangeFrom<usize>>>::index_mut
    mov     qword ptr [rbp - 136], rdx
    mov     qword ptr [rbp - 144], rax
    jmp     .LBB124_9
.LBB124_9:
    mov     rdx, qword ptr [rbp - 56]
    mov     rdi, qword ptr [rbp - 144]
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 136]
    call    example::mark_sieve
    jmp     .LBB124_10

在 16:

.LBB125_8:
    movzx   eax, word ptr [rbp - 52]
    mov     ecx, eax
    mov     qword ptr [rbp - 48], rcx
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 48]
    lea     rdi, [rbp - 80]
    call    <alloc::vec::Vec<T> as core::ops::index::IndexMut<core::ops::range::RangeFrom<usize>>>::index_mut
    mov     qword ptr [rbp - 120], rdx
    mov     qword ptr [rbp - 128], rax
    jmp     .LBB125_9
.LBB125_9:
    movzx   eax, word ptr [rbp - 50]
    mov     edx, eax
    mov     rdi, qword ptr [rbp - 128]
    mov     rsi, qword ptr [rbp - 120]
    call    example::mark_sieve
    jmp     .LBB125_10

我们可以在这段代码中看到一些不同之处:

u16 代码可以使用 16 位(ax、cx、dc)或 32 位(eax、ecx、edx)寄存器，而 u32 代码只使用 64 位(rax、rcd、rdx)。
u16 代码使用 movzx 而不是 mov 来取消引用指针。
u16 读取 16 位或内存(字)，而 u32 读取 64 位(qword)。

对于这些不同的指令，您可以查看优秀的 Agner Instruction Tables 查看它们的相对执行时间差异. (顺便说一句，我很乐意看到它们集成到编译器资源管理器中)。您的 CPU 似乎是 KabyLake(因此我们将使用 Skylake 架构)，因此我们将使用第 231 页开始的表格(阅读此页面以获取表格中使用的缩写)。

根据 Agner 表，mov r64,m 和 movzx r,m 之间的微指令数相同(1 微指令)，但 mov 增加了 2潜伏期周期。

不同的累加器也会改变处理器所做的一些优化。

编译器还会执行其他依赖于架构的优化，例如根据 CPU 上可用的 ALU 数量展开循环。因此，根据编译器的决定，您的代码在不同 CPU 之间的行为可能会有所不同。

差异也可能是由于代码对齐或缓存优化所致。

关于电源管理差异，这可能受到 2 个因素的影响:频率上限和 C 状态管理。 cstates 是 cpu 在短时间内进入不同 sleep 状态的状态。 sleep /唤醒对 cpu 内部结构的影响取决于固件。所以这不是我们可以真正详细检查的东西(分析也会改变结果)。

我做了 a post about understanding Meltdown/Spectre attack ，这解释了 CPU 可以在引擎盖下进行的不同优化(甚至汇编也无法反射(reflect))。您可能还想看一下它以更好地理解为什么 CPU 优化很困难，因为我们无法控制很多参数。

祝你黑客愉快!

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