在比较用C++编写的两种不同算法时，您使用的优化级别( g++ )是多少？

Question

我有两个用C++编写的算法。据我所知，通常使用

-O0 -NDEBUG (g++)，同时比较两种算法的性能(无症状地它们是相同的)。但我认为优化级别对其中之一是不公平的，因为它在所有情况下都使用STL。该程序使用普通数组，在使用-O0选项进行编译时，其性能比STL-heavy算法快5倍。但是当我用-O2 -NDEBUG编译它们时，性能差别并不大。

有没有办法在优化级别的-O0中充分利用STL (我在vector []运算符中受到了严重的性能影响)？

在比较两种算法时，您使用了什么优化级别(可能还有像-NDEBUG这样的变量)？

如果有人能提供一些关于比较用C++编写的算法的性能的学术研究趋势的想法，这也将是很有帮助的。

编辑：

好吧，为了隔离优化级别的问题，我现在使用一种算法，但现在有两种不同的实现。

我已经将一个带有原始指针(int和boolean)的函数更改为std::vector和std::vector...使用-O0 -NDEBUG时，性能为5.46s(原始指针)和11.1s(std::vector)。使用-O2 -NDEBUG时，性能分别为2.02s(原始指针)和2.21s(std::vector)。同样的算法，一种实现是使用4/5的int和boolean动态数组。另一种是使用std::vector和std::vector。它们在所有其他情况下都是相同的

您可以看到，在-O0中，std::vector的性能比指针快两倍。而在-O2中它们几乎是一样的。

但我真的很困惑，因为在学术领域，当他们在运行时发布算法的结果时，他们用-O0编译程序。

有没有我遗漏的一些编译器选项？

Answer 1

这取决于您想要针对什么进行优化。

速度

我建议使用-O2 -NDEBUG -ftree-vectorize，如果您的代码专门设计为在x86或x86_64上运行，则添加-msse2。这将使您对它在GIMPLE中的性能有一个大致的了解。

大小

我认为你应该使用-Os -fno-rtti -fno-exceptions -fomit-frame-pointer。这将在一定程度上最小化可执行文件的大小(假设为C++)。

在这两种情况下，算法的速度都不依赖于编译器，但如果编译器能够“证明”它可以的话，它可以彻底改变代码的行为方式。

GCC会检测诸如手工编码的min()和max()之类的“公共”代码，并将它们转换为一条SSE指令(在x86/x86_64上，当-msse被设置时)，或者在i686可用时使用cmov (SSE具有更高的优先级)。如果需要，GCC还可以自由地对循环进行重新排序，展开和内联函数，甚至删除无用的代码。

至于你的最新编辑：

你可以看到，在-O0 std::vector中，指针的速度要快两倍。而在-O2中它们几乎是一样的。

这是因为std::vector仍然有抛出异常的代码，并且可能使用rtti。尝试与-O2 -NDEBUG -ftree-vectorize -fno-rtti -fno-exceptions -fomit-frame-pointer进行比较，您会发现std::vector会比您的代码稍好一些。GCC知道什么是“内置”类型，以及如何利用它们在现实世界中使用，并且会很乐意这样做-就像它知道memset()和memcpy()做什么，以及当副本大小已知时如何进行相应的优化一样。

Answer 2

在C++中实现了两种算法。如果您想要比较两种实现的相对性能，那么您应该使用最终产品中将要使用的优化级别。对我来说，这就是-O3。

如果你想分析一个算法的复杂性，那么这更多的是一个分析问题，你需要查看针对不同大小和特征的输入必须执行的操作的总数。

作为编写性能问题的代码的开发人员，了解编译器可以并可能应用于您的代码的优化范围是一个好主意。不优化会不公平地惩罚那些写得很清楚的代码，但设计成很容易针对已经“微优化”的代码进行优化。

Answer 3

我认为没有理由不在O2上编译和运行它们。除非您是纯粹的学术练习(即使您是这样做的，优化也不太可能从根本上改变算法的属性--不过，如果GCC开始将O(N)源代码转换为O(lgN)汇编，我想我会很高兴)，您将需要与实际运行最终程序时得到的信息一致的信息。您很可能不会发布具有O0优化的程序，因此您不希望比较O0优化下的算法。