为什么64位乘法的性能与32位乘法相当？

Question

当两个64位数乘以两个32位数时，我正在测量锈蚀的性能。回想一下，64乘法的结果是128数字，32位乘法的结果是64位数。我预计64位乘法至少比另一位慢2倍。主要是因为没有本地128位支持，并且要将两个64位数相乘，您可以将它们分为32位、上下两位。然而，当我运行测试时，结果发现两者的性能都是相似的。

下面是我使用的脚本：

fn main() {
    test_64_mul();
    test_32_mul();
}

fn test_64_mul() {
    let test_num: u64 = 12345678653435363454;
    use std::time::Instant;
    let mut now = Instant::now();
    let mut elapsed = now.elapsed();
    for _ in 1..2000 {
        now = Instant::now();
        let _prod = test_num as u128 * test_num as u128;
        elapsed = elapsed + now.elapsed();
    }
    println!("Elapsed For 64: {:.2?}", elapsed);
}

fn test_32_mul() {
    let test_num: u32 = 1234565755;
    use std::time::Instant;
    let mut now = Instant::now();
    let mut elapsed = now.elapsed();
    for _ in 1..2000 {
        now = Instant::now();
        let _prod = test_num as u64 * test_num as u64;
        elapsed = elapsed + now.elapsed();
    }
    println!("Elapsed For 32: {:.2?}", elapsed);
}

运行此代码后的输出是

64: 25.58秒

32: 26.08 s

我正在使用MacBook Pro与M1芯片和铁锈版本1.60.0

Answer 1

因为编译器注意到您没有使用结果，因此完全消除了乘法。

参见https://rust.godbolt.org/z/5sjze7Mbv的差异。

您应该使用类似std::hint::black_box()或者更好的基准测试框架，比如标准。

而且，每次创建一个新的Instant的开销可能比乘法本身的开销要高得多。就像我说的，使用基准框架。

正如@StephenC所指出的，时钟分辨率也不太可能小到足以测量一个乘法。