循环展开和优化

Question

给予代码：

for (int i = 0; i < n; ++i) 
{ 
    A(i) ; 
    B(i) ; 
    C(i) ; 
} 

而优化的版本：

for (int i = 0; i < (n - 2); i+=3) 
{ 
    A(i) 
    A(i+1) 
    A(i+2) 
    B(i) 
    B(i+1) 
    B(i+2) 
    C(i) 
    C(i+1) 
    C(i+2) 
} 

东西是我不明白：这是更好？使用其他版本看不到任何更快的工作。我在这里错过了什么吗？

所有我看到的是，每一个指令根据之前的指令，这意味着 我需要等待前一指令将在以开始一前一后完成...

感谢

Answer 1

在语言的高级视图中，您不会看到优化。速度增强来自编译器对你所拥有的内容的处理。

在第一种情况下，它是这样的：

LOCATION_FLAG; 
DO_SOMETHING; 
TEST FOR LOOP COMPLETION;//Jumps to LOCATION_FLAG if false 

在第二个它是这样的：

LOCATION_FLAG; 
DO_SOMETHING; 
DO_SOMETHING; 
DO_SOMETHING; 
TEST FOR LOOP COMPLETION;//Jumps to LOCATION_FLAG if false 

您可以在后一种情况看，测试和跳跃的开销仅为每3个指令1个。首先是1个指令1;所以它经常发生很多。因此，如果你有不变式可以依赖（使用你的例子中的一个mod 3的数组），那么展开循环会更高效，因为底层组件的编写更直接。

Answer 2

那么，这个代码是“更好”还是“更糟糕”完全取决于A，B和C的实现，您期望的值为n，您正在使用哪种编译器以及正在运行哪个硬件。

通常，循环展开的好处是可以减少循环的开销（即增加i并将其与n进行比较）。在这种情况下，可以减少3倍。

Answer 3

循环展开用于减少分支指令的跳转次数，这可能会使循环更快，但会增加二进制文件的大小。取决于实施和平台，要么可能会更快。

Answer 4

只要函数A（），B（）和C（）不修改相同的数据集，第二个版本就提供了更多的并行化选项。

在第一个版本中，三个函数可以同时运行，假设没有相互依赖关系。在第二个版本中，假设你有足够的执行单元来做这样一次又一次，所有三个函数可以同时运行所有三个数据集，没有相互依赖关系。

Answer 5

一般来说，尝试“发明”优化并不是一个好主意，除非您有确凿证据表明您会获得增加，因为很多时候您最终可能会引入降级。通常，获得这种证据的最佳方式是使用一个好的分析器。我会用一个分析器来测试这个代码的两个版本，以查看其差异。

而且，多次循环展开心不是很可移植，如前面提到的，它极大地取决于平台，编译器等

您可以使用编译器选项还播放。一个有趣的gcc的选项是 “-floop-优化”，你有 “-O，-O2，-O3和-Os”

编辑另外自动获取，看看 “-funroll-循环” 编译选项。