【发布时间】：2011-06-02 15:11:07
【问题描述】：
我有一些问题。给定以下 C++ 代码片段：
#include <boost/progress.hpp>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iostream>
struct incrementor
{
incrementor() : curr_() {}
unsigned int operator()()
{ return curr_++; }
private:
unsigned int curr_;
};
template<class Vec>
char const* value_found(Vec const& v, typename Vec::const_iterator i)
{
return i==v.end() ? "no" : "yes";
}
template<class Vec>
typename Vec::const_iterator find1(Vec const& v, typename Vec::value_type val)
{
return find(v.begin(), v.end(), val);
}
template<class Vec>
typename Vec::const_iterator find2(Vec const& v, typename Vec::value_type val)
{
for(typename Vec::const_iterator i=v.begin(), end=v.end(); i<end; ++i)
if(*i==val) return i;
return v.end();
}
int main()
{
using namespace std;
typedef vector<unsigned int>::const_iterator iter;
vector<unsigned int> vec;
vec.reserve(10000000);
boost::progress_timer pt;
generate_n(back_inserter(vec), vec.capacity(), incrementor());
//added this line, to avoid any doubts, that compiler is able to
// guess the data is sorted
random_shuffle(vec.begin(), vec.end());
cout << "value generation required: " << pt.elapsed() << endl;
double d;
pt.restart();
iter found=find1(vec, vec.capacity());
d=pt.elapsed();
cout << "first search required: " << d << endl;
cout << "first search found value: " << value_found(vec, found)<< endl;
pt.restart();
found=find2(vec, vec.capacity());
d=pt.elapsed();
cout << "second search required: " << d << endl;
cout << "second search found value: " << value_found(vec, found)<< endl;
return 0;
}
在我的机器（Intel i7，Windows Vista）上，STL find（通过 find1 调用）的运行速度比手工循环（通过 find2 调用）快大约 10 倍。我首先认为 Visual C++ 执行某种矢量化（可能我在这里弄错了），但据我所见，汇编看起来不像它使用矢量化的方式。为什么 STL 循环更快？手工制作的循环与 STL-find 主体的循环相同。
我被要求发布程序的输出。无随机播放：
value generation required: 0.078
first search required: 0.008
first search found value: no
second search required: 0.098
second search found value: no
带有随机播放（缓存效果）：
value generation required: 1.454
first search required: 0.009
first search found value: no
second search required: 0.044
second search found value: no
非常感谢，
杜莎。
附：我返回迭代器并写出结果（找到与否），因为我想阻止编译器优化，它认为根本不需要循环。搜索到的值显然不在向量中。
附言我被要求发布为查找功能生成的程序集。这里是：
found=find1(vec, vec.capacity());
001811D0 lea eax,[esp+5Ch]
001811D4 call std::vector<unsigned int,std::allocator<unsigned int> >::capacity (1814D0h)
001811D9 mov esi,dword ptr [esp+60h]
001811DD mov ecx,dword ptr [esp+64h]
001811E1 cmp esi,ecx
001811E3 je wmain+180h (1811F0h)
001811E5 cmp dword ptr [esi],eax
001811E7 je wmain+180h (1811F0h)
001811E9 add esi,4
001811EC cmp esi,ecx
001811EE jne wmain+175h (1811E5h)
found=find2(vec, vec.capacity());
001812AE lea eax,[esp+5Ch]
001812B2 call std::vector<unsigned int,std::allocator<unsigned int> >::capacity (1814D0h)
001812B7 mov ecx,dword ptr [esp+60h]
001812BB mov edx,dword ptr [esp+64h]
001812BF cmp ecx,edx
001812C1 je wmain+262h (1812D2h)
001812C3 cmp dword ptr [ecx],eax
001812C5 je wmain+34Fh (1813BFh)
001812CB add ecx,4
001812CE cmp ecx,edx
001812D0 jne wmain+253h (1812C3h)
find2 使用 ecx-register 代替 esi。这两个寄存器有什么区别？难道esi会假设指针正确对齐，从而带来额外的性能？
读取一些程序集引用 ecx 只是一个计数器，而 esi 是内存源。所以我认为 STL 算法知道 Random Access Iterator 正确对齐，因此使用内存指针。在非 STL 版本中，没有推测对齐方式。我说的对吗？
【问题讨论】：
-
快多少？你能发布你的程序输出吗？
-
在每一种实验中，单个数据点都没有任何意义。我建议您循环重复每次搜索，测量每次迭代的时间，最后获得测量时间的平均值和标准偏差。平均值应该消除大部分测量噪声（“加热”缓存和让随机波动自我补偿），stddev 应该让您衡量这种波动有多大，以及您的结果有多可靠。如果执行此操作后，时间仍然相差超过 2σ，您可能应该使用分析器仔细查看。
-
按照您的建议进行...结果是：需要第一次搜索：0.01004，需要第二次搜索：0.02006。只需运行循环 100 次并计算平均值。
-
这可能不是一个好主意：
i<end使用i != end -
find1() 分配给在构造过程中找到的。 find2() 使用复制构造分配给 found 。这可能没什么大不了的，但是在计时时，您应该始终在任何地方做同样的事情（除了您正在计时的事情）。
标签： c++ stl assembly find performance