为什么这个C++程序如此之快？
我写了一个小基准测试来比较Python，Ruby，JavaScript和C++的不同解释器/编译器的性能。正如预期的那样，事实证明(优化的) C++击败了脚本语言，但它做到这一点的因素令人难以置信地高。
结果是：
sven@jet:~/tmp/js$ time node bla.js # * JavaScript with node *
0
real 0m1.222s
user 0m1.190s
sys 0m0.015s
sven@jet:~/tmp/js$ time ruby foo.rb # * Ruby *
0
real 0m52.428s
user 0m52.395s
sys 0m0.028s
sven@jet:~/tmp/js$ time python blub.py # * Python with CPython *
0
real 1m16.480s
user 1m16.371s
sys 0m0.080s
sven@jet:~/tmp/js$ time pypy blub.py # * Python with PyPy *
0
real 0m4.707s
user 0m4.579s
sys 0m0.028s
sven@jet:~/tmp/js$ time ./cpp_non_optimized 1000 1000000 # * C++ with -O0 (gcc) *
0
real 0m1.702s
user 0m1.699s
sys 0m0.002s
sven@jet:~/tmp/js$ time ./cpp_optimized 1000 1000000 # * C++ with -O3 (gcc) *
0
real 0m0.003s # (!!!) <---------------------------------- WHY?
user 0m0.002s
sys 0m0.002s我想知道是否有人能提供一个解释，为什么优化的C++代码比其他代码快三个数量级。
C++基准测试使用命令行参数，以防止在编译时预先计算结果。
下面，我放置了不同语言基准的源代码，它们在语义上应该是等价的。此外，我还提供了优化的C++编译器输出的汇编代码(使用gcc)。在查看优化的程序集时，编译器似乎将基准测试中的两个循环合并为一个循环，但尽管如此，仍然存在一个循环！
JavaScript:
var s = 0;
var outer = 1000;
var inner = 1000000;
for (var i = 0; i < outer; ++i) {
for (var j = 0; j < inner; ++j) {
++s;
}
s -= inner;
}
console.log(s);Python:
s = 0
outer = 1000
inner = 1000000
for _ in xrange(outer):
for _ in xrange(inner):
s += 1
s -= inner
print s红宝石：
s = 0
outer = 1000
inner = 1000000
outer_end = outer - 1
inner_end = inner - 1
for i in 0..outer_end
for j in 0..inner_end
s = s + 1
end
s = s - inner
end
puts sC++:
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdint>
int main(int argc, char* argv[]) {
uint32_t s = 0;
uint32_t outer = atoi(argv[1]);
uint32_t inner = atoi(argv[2]);
for (uint32_t i = 0; i < outer; ++i) {
for (uint32_t j = 0; j < inner; ++j)
++s;
s -= inner;
}
std::cout << s << std::endl;
return 0;
}程序集(使用gcc -S -O3 -std=c++0x编译上述C++代码时)：
.file "bar.cpp"
.section .text.startup,"ax",@progbits
.p2align 4,,15
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB1266:
.cfi_startproc
pushq %r12
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 12, -16
movl $10, %edx
movq %rsi, %r12
pushq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 24
.cfi_offset 6, -24
pushq %rbx
.cfi_def_cfa_offset 32
.cfi_offset 3, -32
movq 8(%rsi), %rdi
xorl %esi, %esi
call strtol
movq 16(%r12), %rdi
movq %rax, %rbp
xorl %esi, %esi
movl $10, %edx
call strtol
testl %ebp, %ebp
je .L6
movl %ebp, %ebx
xorl %eax, %eax
xorl %edx, %edx
.p2align 4,,10
.p2align 3
.L3: # <--- Here is the loop
addl $1, %eax # <---
cmpl %eax, %ebx # <---
ja .L3 # <---
.L2:
movl %edx, %esi
movl $_ZSt4cout, %edi
call _ZNSo9_M_insertImEERSoT_
movq %rax, %rdi
call _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_
popq %rbx
.cfi_remember_state
.cfi_def_cfa_offset 24
popq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
xorl %eax, %eax
popq %r12
.cfi_def_cfa_offset 8
ret
.L6:
.cfi_restore_state
xorl %edx, %edx
jmp .L2
.cfi_endproc
.LFE1266:
.size main, .-main
.p2align 4,,15
.type _GLOBAL__sub_I_main, @function
_GLOBAL__sub_I_main:
.LFB1420:
.cfi_startproc
subq $8, %rsp
.cfi_def_cfa_offset 16
movl $_ZStL8__ioinit, %edi
call _ZNSt8ios_base4InitC1Ev
movl $__dso_handle, %edx
movl $_ZStL8__ioinit, %esi
movl $_ZNSt8ios_base4InitD1Ev, %edi
addq $8, %rsp
.cfi_def_cfa_offset 8
jmp __cxa_atexit
.cfi_endproc
.LFE1420:
.size _GLOBAL__sub_I_main, .-_GLOBAL__sub_I_main
.section .init_array,"aw"
.align 8
.quad _GLOBAL__sub_I_main
.local _ZStL8__ioinit
.comm _ZStL8__ioinit,1,1
.hidden __dso_handle
.ident "GCC: (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 4.8.2"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits回答 5
Stack Overflow用户
发布于 2014-07-19 00:11:19
优化器已经计算出内部循环以及随后的行是一个no-op，并消除了它。不幸的是，它也没有设法消除外部循环。
请注意，node.js示例比未优化的C++示例更快，这表明V8 (节点的即时编译器)已经设法消除了至少一个循环。然而，它的优化有一些开销，因为(就像任何JIT编译器一样)它必须在优化和概要导向重新优化的机会与这样做的成本之间取得平衡。
Stack Overflow用户
发布于 2014-07-19 00:04:52
我没有做一个完整的汇编分析，但它看起来像是内部循环的循环展开，并计算出与内部的减法一起是一个nop。
程序集似乎只执行外部循环，该循环只会递增一个计数器，直到到达外部。它甚至可以优化这一点，但它似乎没有做到这一点。
Stack Overflow用户
发布于 2014-07-19 03:49:08
有没有办法在优化后缓存编译后的代码，或者每次程序运行时都必须重新优化代码？
如果我用Python编写代码，我会尽量减少代码的大小，以获得代码正在做什么的“开销”视图。比如试着写下这个(更容易阅读)：
for i in range(outer):
innerS = sum(1 for _ in xrange(inner))
s += innerS
s -= innerS或者甚至是s = sum(inner - inner for _ in xrange(outer))
https://stackoverflow.com/questions/24829246
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