犰狳库是否会减慢矩阵运算的执行速度？

Question

我已将 MATLAB 代码转换为 C++ 以加快速度，使用 Armadillo 库在 C++ 中处理矩阵运算，但令人惊讶的是它比 MATLAB 代码慢了 10 倍！

所以我测试了犰狳库，看看是否是原因。下面的代码是一个简单的测试代码，它初始化两个矩阵，将它们相加并将结果保存到一个新矩阵中。一段代码使用了 Armadillo 库，而另一段则没有。使用犰狳的部分太慢了（注意经过的时间）。

它真的会减慢执行速度（尽管它应该加快执行速度）还是我错过了什么？

#include<iostream>
#include<math.h>
#include<chrono>
#include<armadillo>
using namespace std;
using namespace arma;
int main()
 {
   auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   double a[100][100];
   double b[100][100];
   double c[100][100];
   for (int i = 0; i < 100; i++)
     {
       for (int j = 0; j < 100; j++)
         {
           a[i][j] = 1;
           b[i][j] = 1;
           c[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
         }
     }

     auto finish = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::chrono::duration<double> elapsed = finish - start;
    std::cout << "Elapsed time: " << elapsed.count() << " s\n";
    auto start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    mat a1=ones(100,100);
   mat b1=ones(100,100);
   mat c1(100,100);
   c1 = a1 + b1;
   auto finish1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   std::chrono::duration<double> elapsed1 = finish1 - start1;
   std::cout << "Elapsed time: " << elapsed1.count() << " s\n";
   return 0;


}

这是我得到的答案：

Elapsed time: 5.1729e-05 s
Elapsed time: 0.00025536 s

如您所见，犰狳的速度要慢得多！不使用犰狳库会更好吗？

Answer 1

首先确保blas和lapack库已启用，Armadillo doc有说明。 第二件事是它可能是犰狳中更广泛的内存分配。如果您重组代码以首先进行内存初始化为

#include<iostream>
#include<math.h>
#include<chrono>
#include<armadillo>
using namespace std;
using namespace arma;
int main()
 {
   double a[100][100];
   double b[100][100];
   double c[100][100];
   mat a1=ones(100,100);
   mat b1=ones(100,100);
   mat c1(100,100);

   auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   for (int i = 0; i < 100; i++)
     {
       for (int j = 0; j < 100; j++)
         {
           a[i][j] = 1;
           b[i][j] = 1;
           c[i][j] = a[i][j] + b[i][j];
         }
     }
   auto finish = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   std::chrono::duration<double> elapsed = finish - start;
   std::cout << "Elapsed time: " << elapsed.count() << " s\n";

   auto start1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   c1 = a1 + b1;
   auto finish1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   std::chrono::duration<double> elapsed1 = finish1 - start1;
   std::cout << "Elapsed time: " << elapsed1.count() << " s\n";

   return 0;
}

这样我得到了结果：

Elapsed time: 0.000647521 s
Elapsed time: 0.000353198 s

我用（在 Ubuntu 17.10 中）编译它： g++ prog.cpp -larmadillo

Answer 2

我相信问题出在您根本没有使用犰狳。您独特地使用它来创建比 C++ 的普通 2D 数组更复杂的变量，但实际上仅此而已。 Armadillo 可以为您提供非常快速的矩阵运算，就像在c1=a1+b1; 中一样，没有循环。

但是，如果您只是将其编写为 elemetwise 操作，那么您就没有使用犰狳。它与使用 MATLAB 进行矩阵乘法相同，但要自己编写矩阵乘法。那你就不用MATLAB的库了！