arrays - Julia - 许多分配以浏览结构中的数组

Question

我目前正在为 Julia 的奇怪行为而苦恼。我正在浏览一个数组，无论该数组是否在结构内部，Julia 的行为都不一样。

在结构中的数组的情况下，有许多分配似乎毫无意义。具体来说，分配的数量与数组的大小一样多。

下面是重现此问题的代码:

function test1()
    a = ones(Float32, 256)

    for i = 1:256
        a[i]
    end
end

struct X
    mat
end

function test2()
    a = X(ones(Float32, 256))

    for i = 1:256
        a.mat[i]
    end
end

function main()
    test1()
    test2()

    @time test1()
    @time test2()
end

main()

我得到的输出:

0.000002 seconds (1 allocation: 1.141 KiB)
0.000012 seconds (257 allocations: 5.141 KiB)

一开始以为是类型问题，后来也没强求，循环后类型也没什么不同。

感谢您的帮助。

Answer 1

您需要在struct 中指定mat 的类型。否则，您使用 X 的函数将无法专门化和优化。

Fields with no type annotation default to Any, and can accordingly hold any type of value. https://docs.julialang.org/en/v1/manual/types/index.html#Composite-Types-1

将结构定义更改为

struct X
    mat::Vector{Float32}
end

将解决问题。现在的结果是:

  0.000000 seconds (1 allocation: 1.141 KiB)
  0.000000 seconds (1 allocation: 1.141 KiB)

如果您更改代码中的一件事，您实际上可以通过 @code_warntype 宏看到效果。

for i = 1:256
    a.mat[i]
end

这部分并没有真正做太多。要查看 @code_warntype 的效果，请将旧代码中的这一行更改为

for i = 1:256
    a.mat[i] += 1.
end

@code_warntype 的结果将为 Any 提供红色，您通常应该避免这种情况。原因是 mat 的类型在编译时未知。

> @code_warntype test2() # your test2() with old X def
Body::Nothing
1 ─ %1  = $(Expr(:foreigncall, :(:jl_alloc_array_1d), Array{Float32,1}, svec(Any, Int64), :(:ccall), 2, Array{Float32,1}, 256, 256))::Array{Float32,1}
│   %2  = invoke Base.fill!(%1::Array{Float32,1}, 1.0f0::Float32)::Array{Float32,1}
└──       goto #7 if not true
2 ┄ %4  = φ (#1 => 1, #6 => %14)::Int64
│   %5  = φ (#1 => 1, #6 => %15)::Int64
│   %6  = (Base.getindex)(%2, %4)::Any <------ See here
│   %7  = (%6 + 1.0)::Any
│         (Base.setindex!)(%2, %7, %4)
│   %9  = (%5 === 256)::Bool
└──       goto #4 if not %9
3 ─       goto #5
4 ─ %12 = (Base.add_int)(%5, 1)::Int64
└──       goto #5
5 ┄ %14 = φ (#4 => %12)::Int64
│   %15 = φ (#4 => %12)::Int64
│   %16 = φ (#3 => true, #4 => false)::Bool
│   %17 = (Base.not_int)(%16)::Bool
└──       goto #7 if not %17
6 ─       goto #2
7 ┄       return

现在使用 X 的新定义，您将在 @code_warntype 的结果中看到推断出每种类型。

您可能想使用 Parametric Types如果您希望 X.mat 保存其他类型的 Vector 或值。使用参数类型，编译器仍然能够优化您的函数，因为类型在编译期间是已知的。我真的建议您阅读 types 的相关手册条目和 performance tips .