低水平C/C++性能？

Question

更新：我刚刚成功地击败了我自己的32 if代码：

void test(char *file_char, unsigned int size)
{
    char* file_ = file_char;
    char* size_x = file_char+size;
    char to_find = 0;

    for(unsigned int i = 0; i < 10000; i++)
    {
        file_char = file_;

        while(*file_char++ != to_find);//skip all characters till we find a 0

        if(*file_char)//some if in order to avoid compiler removing our test code
            cout << "found";
    }
}

上面的代码要求0至少在数组中出现一次，否则会出现错误，但它比if代码要快一些，而且要紧凑得多。

有什么办法使上面的代码更快吗？(有一个char数组并试图找到char出现的位置)？

我写了一些代码，我真的很困惑。

init：

int main()
{
    FILE *file;
    file = fopen("C:\\data.txt", "rb");

    static const int size = 60000;

    char *file_char = (char*)malloc(size);

    unsigned int i = 0;
    while(i < size)
        fread(&file_char[i++], 1, 1, file);

    clock_t clock_ = clock();
    test(file_char, size);
    std::cout << ((double)clock()-clock_)/1000;
    return 0;
}

下面的代码需要3.5秒才能执行：

void test(char *file_char, unsigned int size)
{
    for(unsigned int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        unsigned int pos = 0;
        char to_find = 0;
        while(pos < size)
            if(file_char[pos++] == to_find)
                std::cout << "found";
    }
}

但是下面的代码需要1.8秒，一半的时间！

void test(char *file_char, unsigned int size)
{
    for(unsigned int i = 0; i < 100000; i++)
    {
        unsigned int pos = 0;
        char to_find = 0;
        while(pos < size)
        {
            if(file_char[pos] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+1] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+2] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+3] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+4] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+5] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+6] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+7] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+8] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+9] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+10] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+11] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+12] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+13] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+14] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+15] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+16] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+17] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+18] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+19] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+20] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+21] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+22] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+23] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+24] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+25] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+26] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+27] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+28] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+29] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+30] == to_find)
                std::cout << "found";
            else if(file_char[pos+31] == to_find)
                std::cout << "found";

            pos+=32;
        }
    }
}

我使用的是Visual 2012 x64，程序永远不会删掉任何东西，因为没有字符是0。这怎么解释呢？如何在不使用32个ifs的情况下存档相同的性能？

编辑1:如果我创建了64个ifs，那么在32个ifs版本上没有速度增长。

编辑2:，如果我移除else并离开如果程序需要4秒。

现在，如何解释上述不合理的结果呢？

Answer 1

我做了一些测试只是为了确定。

对于g++ (在Linux和Windows下)，我有与Visual相同的结果：

版本1(没有显式循环展开)

g++ -O3 7.5s

第2版(显式循环展开)

g++ -O3 2.1 s

但是，在打开-funroll-loops选项(通常默认情况下不启用此优化，因为它可能或不可能使其运行得更快)：

版本1(没有显式循环展开)

g++ -O3 -funroll-loops 2.2 s

第2版(显式循环展开)

g++ -O3 -funroll-loops 2.2 s

这与循环展开有关。

编辑

您可以将最后一个示例更改为显式插入哨兵，如下所示：

int main()
{
  static const int size = 60000;

  char *file_char = (char*)malloc(size+1);  // The last element is the sentry

  // ...Fill file_char[]...

  file_char[size] = 0;  // the sentry

  // ...
}

因此，test函数不会失败(当然，您必须检查是否找到哨兵或“好”零，但它只是一个如果)。

第3版(哨兵)

g++ -O3 0.68s

g++ -O3 -funroll-loops 0.72s

Answer 2

您的循环主要由两个比较组成：pos < size和file_char[pos] == to_find。通过展开循环，您可以将比较的数量从2* size减少到(size + size / 32)。

Answer 3

我认为这两种密码是不同的。

在第一个例子中，您每次都会检查“if”比较。

在第二个，如果第一个是好的，你跳过以下所有的！(因为其他原因)所以你保存了大量的比较(但缺少检查)。

为了具有相同的代码，您必须删除所有的“delete”。