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为什么Fortran内部函数“扩展”通常比显式迭代慢

Fortran是一种高性能科学计算语言,它在数值计算和科学工程领域广泛应用。在Fortran中,内部函数“扩展”是指使用内置的函数来处理数组或矩阵的元素,而不是使用显式的循环迭代。

通常情况下,Fortran内部函数“扩展”比显式迭代慢的原因有以下几点:

  1. 内部函数“扩展”需要进行额外的函数调用。在Fortran中,函数调用会引入一定的开销,包括参数传递、栈帧的创建和销毁等。而显式迭代则可以直接在循环中进行计算,避免了函数调用的开销。
  2. 内部函数“扩展”可能导致数据的重复加载。在循环中,可以通过循环变量来访问数组或矩阵的元素,从而避免重复加载数据。而内部函数“扩展”通常需要将整个数组或矩阵作为参数传递给函数,导致数据的重复加载,增加了内存访问的开销。
  3. 内部函数“扩展”可能导致数据的不连续访问。在循环中,可以通过连续的内存访问来提高数据访问的效率。而内部函数“扩展”通常需要对数组或矩阵的元素进行随机访问,导致数据的不连续访问,降低了缓存的命中率,进而影响了性能。

尽管内部函数“扩展”在某些情况下可以提高代码的可读性和简洁性,但在性能要求较高的科学计算场景中,显式迭代往往更加高效。因此,在Fortran中,对于需要高性能的计算任务,推荐使用显式迭代而不是内部函数“扩展”。

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