使用随机数组索引时的代码速度差异答案

【问题标题】：Code speed difference when using a random array index使用随机数组索引时的代码速度差异
【发布时间】：2022-06-24 21:19:08
【问题描述】：

给定 [0,1] 内的实数 X，在特定的分箱后，我必须确定 X 落在哪个箱中。给定 bin 大小 dx，我使用的是 i = std::size_t(X/dx) ，效果很好。然后我查找给定数组 v 的相应值，并使用double Y=v[i] 设置第二个变量 Y。整个代码如下：

double X = func();
dx=0.01;
int i = std::size_t(X/dx);
double Y = v[i];
print(Y)

这个方法正确地给出了索引 i 在 [0, length(v)] 范围内的期望值。

我的主要问题不是查找索引，而是使用它：X 是由辅助函数确定的，每当我需要使用上面确定的索引设置 Y=v[i] 时，代码变得非常慢。在不注释或删除任何行的情况下，在定义后立即将 X 设置为 0 到 1 之间的某个随机值或在第三行之后将 i 设置为 0 到 v 的长度之间的某个随机值时，代码会变得更快。

谁能说出为什么会发生这种情况？速度变化 1000 倍，如果不是更多的话，而且由于在更快的方法中只有额外的步骤，并且无论如何都会调用 func()，我不明白为什么它应该变得更快。

【问题讨论】：

请阅读minimal reproducible example 并尝试提供一份。没有代码，就无法判断它为什么更快/更慢
在 C++ 中测量代码速度很困难，而且有很多陷阱。请告诉我们你是如何测量的。
有了所有预先知道的值，就可以在编译时进行除法和转换为整数。 Y = v[42]; 会比计算 i 更快。
确保在编译时启用了优化。
bins (v) 数组的大小是多少？

标签： c++ arrays indexing size-t

【解决方案1】：

由于您没有在问题中输入代码，因此必须有这样的猜测：

在访问查找表之前，您没有对所有 X 结果进行排序。处理排序数组更快。
一些 X 具有非规范化的值，这会影响某些 CPU 类型（包括您的 CPU）的计算时间。
数据集对于 L3 缓存来说太大了，它总是访问 RAM，而不是在其他测试中看到的快速缓存命中。
编译器正在优化所有昂贵的函数调用，但在实际测试场景中并非如此。
时间测量有错误
计算机的性能不稳定（例如作为共享服务器或以 RAM 带宽为食的防病毒干预）

【讨论】：

【解决方案2】：

原来计算 X 的过程非常缓慢，但是当添加行 X = rand(0,1) 时，优化只是初始化 X 而不调用 func()。去掉优化，两个版本的代码速度一样。感谢 Jesper 的建议。

【讨论】：