C循环优化[关闭]

Question

你们知道如何优化这个循环吗？数组大小为 10,000。

int *inlink_num = calloc(npages, sizeof(int))
int **inlink_index = calloc(npages, sizeof(int *));
int *outlink_num = calloc(npages, sizeof(int));

//there is an function to initialize above three variable


for (int i = 0; i < npages; i++)
{   
    for (int j = 0; j < inlink_num[i]; j++)
    {
        sum += (store_val[inlink_index[i][j]] / (double) outlink_num[inlink_index[i][j]]);
    }

    rank_val[i] =  constant_part + dampener * sum;
    convergence = rank_val[i] - store_val[i];
    threshold += (convergence * convergence);
    sum = 0.0;
}

请帮忙！

Answer 1

通常的假设是内部循环是唯一值得优化的。不幸的是，我们似乎拥有的是 outer 循环的大小，为 10,000。

如果这种循环的性能很重要，可以在这里提出问题并花时间查看答案，那么完成前三件事也很重要。

1. 基准。假设完成。
2. 个人资料。找出哪些代码行是性能瓶颈。未完成。
3. 检查生成的代码。查看编译器生成的内容。未完成。

因此，请编辑您的问题以提供此附加信息。

同时，有 3 种广泛的策略可以提高此类程序的性能。

1. 更改算法。寻找不同的方法来计算结果和/或使用更多 CPU 内核。
2. 帮助编译器。对代码进行细微的更改，以便编译器可以更好地优化。
3. 更好地使用 CPU。改善缓存局部性和/或更好地选择指令，例如 SIMD。

更多的 CPU 内核意味着线程。不容易，但对于这种代码，速度可能会提高 4 倍。

类似 RESTRICT 的建议有助于编译器检测和避免别名。我的猜测是这段代码非常简单，编译器不需要帮助。在查看生成的代码之前，您不会知道。

循环中心的指针间接看起来肯定会破坏缓存。是否可以使用不同的数据结构？目标是一个适合 L2 缓存并具有正确对齐属性的平面多维数组。

这些实际上只是起点。总有办法让代码运行得更快。如果没有，那就买更多的硬件。

Answer 2

你是如何初始化inlink_index数组的，j下标的范围是多少？

如果您正在查找 inlink_index 数组末尾的随机索引值，那么您的代码对超高速缓存不友好，预计会运行，不仅不正确，而且运行速度非常慢。

如果 0..j-1 很大，并且您不关心元素的顺序，只是循环遍历所有元素，那么按索引值排列排序数据将提高缓存局部性。

显示的代码看起来可能没有正确地从列表转换为数组：

int **inlink_index = calloc(npages, sizeof(int *));
...
for (int i = 0; i < npages; i++)
{   
    for (int j = 0; j < inlink_num[i]; j++)
    {
        sum += (store_val[inlink_index[i][j]] / (double) outlink_num[inlink_index[i][j]]);
    }
...

为 inlink_index 分配的字节数是 npages * (sizeof int *)，所以可能是 npages * 2 * 4 字节（64 位指针）。现在，i 从 0.. npages-1 变化，但每个条目只有 sizeof int * bytes，而不是 0..max j-1。这怎么可能是正确的？

如果你想用[i][j]下标成一个扁平的int数组，那么需要定义固定大小，所以a[i][j] = a + i*maxPossible(j) + j 有意义。因此，您会将 inlink_index 的大小设置为 npages * maxPossible(j) * sizeof int。但是如图所示，编译器如何计算出每一行的大小呢？

另一方面，如果 j 是可变长度向量，存储整数，那么您需要显式取消引用 inlink_index[ i] 而不是将其视为平面数组：

int inlink_row[] = inlink_index[ i];  /* Set row slice to base of int array */
int index = inlink_row[ j];           /* Set int value */

假设代码将 j 元素数组的地址分配给每个 inlink_index[i] 行。

我认为，下标只是在做指针算术 *( *(inlink_index + i) + j) 这可能是 inlink_index + i * sizeof(int*) + j * sizeof(int) 或者 inlink_index + i * 8 + j * 4 bytes 并且没有做预期的指针取消引用。

因为 char foo[2][4] 假设一个连续的内存分配，[0][0], [0][1] .. [0][3], [1][0], .. [ 1][3]。 char **foo; foo[0] = "one"; foo[1] = strdup ("two"); 在内存中没有连续的字符。