C++ clang 数组比 clang 向量和 gcc 向量和数组快得多

Question

下面的代码显示了我的测试用例。我用 clang++ --std=c++11 -O2 和 g++ --std=c++11 -O2 编译。

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long long *ary = new long long[100000000]();
for (long long i = 0; i < 100000000; ++i)
    ary[i] = i;

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std::vector<long long> vec(100000000, 0);
for (long long i = 0; i < 100000000; ++i)
    vec[i] = i;

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对于这两种情况，我只对初始化进行了测试，然后是初始化和 for 循环。结果如下：

海合会：

• 仅数组初始化：0.182s
• 数组初始化和for循环：0.250s
• 仅矢量初始化：0.169s
• 向量初始化和for循环：0.252

叮当声：

• 仅数组初始化：0.004s
• 数组初始化和for循环：0.004s
• 仅矢量初始化：0.150
• 向量初始化和for循环：0.240s

gcc 结果与向量与数组一样快的普遍信念相吻合。此外，vector 的 clang 和 gcc 结果非常一致。然而，clang 结果是荒谬的，阵列的执行速度要快得多。有人知道这是为什么吗？

Answer 1

25 倍的加速表明您的代码已经过优化。由于您的代码没有任何可见的内容，因此有资格被删除。您的基准无效。

Answer 2

这里的区别在于clang 和gcc 如何优化对new 的调用。以下代码：

long long *ary = new long long[100000000]();
for (long long i = 0; i < 100000000; ++i)
    ary[i] = i;

clang 将在-O2 优化级别对其进行优化（see it live）：

xorl    %eax, %eax
retq

而gcc 不会see it live：

 movl   $800000000, %edi
 call   operator new[](unsigned long)
 leaq   800000000(%rax), %rcx
 movq   %rax, %rdx
.L2:
 movq   $0, (%rdx)
 addq   $8, %rdx
 cmpq   %rcx, %rdx
 jne    .L2
 xorl   %edx, %edx

问题是valid optimization 还是不是？有人可能会争辩说，根据 as-if 规则，这不是一个有效的优化，因为 new can result in observable behavior。

这是由提案 N3664: Clarifying Memory Allocation 在 C++14 中进行的有效优化，但 clang 已包含此期间之前的优化，请参阅 this answer。