如何正确对[模板] C++程序进行基准测试
< backgound>
我正处在一个真正需要优化C++代码的阶段。我正在为分子模拟编写一个库，我需要添加一个新的特性。过去，我已经尝试过添加这个特性，但是后来我使用了嵌套循环中调用的虚拟函数。我对此有不好的感觉，第一个实现证明了这是个坏主意。然而，这是可以测试的概念。
< /background>
现在我需要这个功能尽可能快(好吧，没有汇编代码或GPU计算，这仍然必须是C++和更多可读性而不是更少)。现在，我对模板和类策略有了更多的了解(来自Alexandrescu的优秀著作)，我认为编译时代码生成可能是解决方案。
然而，在完成将其实现到库中的巨大工作之前，我需要对设计进行测试。问题在于测试这一新特性的效率的最佳方法。
显然，我需要打开优化，因为如果没有这个g++ (可能还有其他编译器)，目标代码中就会保留一些不必要的操作。我还需要大量使用基准测试中的新特性，因为1e-3秒的增量可以区分好的设计和糟糕的设计(这个特性在实际程序中将被称为百万次)。
问题是，g++有时在优化时“太聪明”，如果它认为计算结果从未被使用，它可以删除整个循环。在查看输出程序集代码时，我已经看到过一次。
如果我将一些打印添加到stdout中，那么编译器将被迫在循环中执行计算，但我可能主要是对iostream实现进行基准测试。
那么，如何对从库中提取的一个小特性执行正确的基准测试呢？相关问题:在一个小单元上进行这种体外测试是一种正确的方法，还是我需要完整的上下文？
谢谢你的建议！
似乎有几种策略，从允许微调的编译器特定选项到更通用的解决方案，这些解决方案应该适用于每个编译器，比如volatile或extern。
我想我会尝试所有这些。非常感谢你所有的答案！
回答 11
Stack Overflow用户
发布于 2009-01-13 07:09:17
如果要强制任何编译器不丢弃结果，请将结果写入易失性对象。根据定义，无法优化该操作。
template<typename T> void sink(T const& t) {
volatile T sinkhole = t;
}没有iostream开销，只需在生成的代码中保留一个副本。现在，如果您正在收集许多操作的结果，最好不要一个一个地丢弃它们。这些副本仍然可以增加一些开销。相反，以某种方式收集单个非易失性对象中的所有结果(因此需要所有单独的结果)，然后将结果对象分配给易失性对象。例如，如果您的单个操作都生成字符串，则可以通过将所有char值一起添加到模块化1<<32来强制求值。这几乎不会增加任何开销；字符串可能在缓存中。加法的结果随后会被分配给易失性，所以每个刺中的每一个字符实际上都必须被计算，不允许捷径。
Stack Overflow用户
发布于 2009-01-12 06:51:35
除非您有一个真正积极的编译器(可能发生)，否则我建议计算一个校验和(简单地将所有结果加在一起)并输出校验和。
除此之外，您可能需要在运行任何基准测试之前查看生成的程序集代码，以便直观地验证是否正在实际运行任何循环。
Stack Overflow用户
发布于 2009-01-12 07:10:03
编译器只允许消除不能发生的代码分支.只要不排除要执行一个分支，它就不会消灭它。只要在某个地方存在某些数据依赖项，代码就会在那里运行。编译器在估计程序的哪些方面将不会运行时并不太聪明，也不尝试运行，因为这是一个NP问题，很难计算。他们有一些简单的检查，比如if (0)，但仅此而已。
我的基本观点是，您可能前面遇到了其他问题，例如C/C++计算布尔表达式的方式。
但是无论如何，因为这是关于速度的测试，所以您可以自己检查是否调用了它--运行它一次，然后用返回值进行另一次测试。或者一个静态变量被递增。在测试结束时，打印出生成的数字。结果是相等的。
来回答你关于试管测试的问题:是的，去做吧。如果你的应用程序时间如此紧迫，那就去做吧。另一方面，您的描述暗示了一个不同的问题:如果您的三角洲处于1e-3秒的时间范围内，那么这听起来就像是一个计算复杂性问题，因为所讨论的方法必须经常被调用(对于很少的运行，1e-3秒是可以忽略的)。
您正在建模的问题域听起来非常复杂，而且数据集可能很大。这样的事情总是很有趣的。不过，首先要确保你有正确的数据结构和算法，然后再对你想要的一切进行微观优化。因此，我要说的是，首先看一下整个上下文。 ;-)
出于好奇，你在计算什么问题？
https://stackoverflow.com/questions/435627
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