为什么 Objective-C sqrtf() 函数比只返回值的函数快？答案

【问题标题】：Why is Objective-C sqrtf() function faster than a function that just returns a value?为什么 Objective-C sqrtf() 函数比只返回值的函数快？
【发布时间】：2014-02-20 00:08:41
【问题描述】：

我在 Objective-C 中有这些功能：

-(void)emptyFunction
{
    NSTimeInterval startTime = [[NSDate date] timeIntervalSinceReferenceDate];

    float b;
    for (int i=0; i<1000000; i++) {
        b = [self returnNr:i];
    }

    NSTimeInterval endTime = [[NSDate date] timeIntervalSinceReferenceDate];

    double elapsedTime = endTime - startTime;
    NSLog(@"1. %f", elapsedTime);
}

-(float)returnNr:(float)number
{
    return number;
}

和

-(void)sqrtFunction
{
    NSTimeInterval startTime = [[NSDate date] timeIntervalSinceReferenceDate];

    float b;
    for (int i=0; i<1000000; i++) {
        b = sqrtf(i);
    }

    NSTimeInterval endTime = [[NSDate date] timeIntervalSinceReferenceDate];

    double elapsedTime = endTime - startTime;
    NSLog(@"2. %f", elapsedTime);
}

当我以任何顺序调用它们时，它会在控制台中打印以下内容：

2014-01-13 12:23:00.458 RapidTest[443:70b] 1. 0.011970
2014-01-13 12:23:00.446 RapidTest[443:70b] 2. 0.006308

这是怎么回事？ sqrtf() 函数如何比只返回值的函数快两倍？我知道 sqrtf() 可以使用汇编语言等处理位，但比返回更快吗？怎么可能？

【问题讨论】：

我猜 sqrt() 函数是 C 级的，更接近系统，它使用寄存器数据类型。
一个区别是 emptyFunction 和 sqrtFunction 是方法而不是函数，sqrt() 是 C 级函数，就像 AnoopVaidya 所说的那样。方法与NOT函数有很大区别。

标签： objective-c performance sqrt

【解决方案1】：

调用[self returnNr:i] 与简单地调用C 函数不同。相反，您正在向self 发送消息，该消息将被转换为 C 中的等价物：

objc_msgSend(self, @selector(returnNr:), i);

这最终会调用您的 returnNr: 实现，但会涉及一些开销。有关objc_msgSend 中发生的事情的更多详细信息，请参阅objc_msgSend tour 或Let's build objc_msgSend

[编辑] 另请参阅An Illustrated History of objc_msgSend，它显示了实现如何随时间变化。由于在objc_msgSend 的演变过程中进行了改进/权衡，从 Q 执行代码将导致在不同平台版本上产生不同的结果。

【讨论】：

该死的好答案。将 returnNr 更改为一个简单的 C 函数，它应该比 sqrtFunction 更快。感谢您的深入解释。

【解决方案2】：

你的基准有缺陷。

首先，在这两种情况下，编译器都可以按如下方式优化您的循环：

for (int i=0; i<1000000-1; i++) {
    [self returnNr:i];
}
float b = [self returnNr:i];

分别：

for (int i=0; i<1000000-1; i++) {
    sqrtf(i);
}
float b = sqrtf(i);

那么，如果编译器可以推断出语句sqrtf(i)没有副作用（除了返回一个值），它可以进一步优化如下：

float b = sqrtf(1000000-1);

clang 很可能会应用此优化，尽管它取决于实现。

另请参阅：Do C and C++ optimizers typically know which functions have no side effects?

在 Objective-C 方法调用的情况下，编译器的优化机会要少得多，并且它很可能总是假设方法调用可能有副作用并且必须始终调用。因此，第二个优化可能不会应用于优化的构建。

此外，您测量经过时间的方法还不够准确。您应该使用马赫计时器来获得精确的绝对时间。并且您需要执行一些“运行”并采取最少的运行。

【讨论】：

【解决方案3】：

你的 Obj-C 方法

-(float)returnNr:(float)number
{
    return number;
}

先编译成C-function然后执行，sqrtf()是一个C-function。

因此，与 Objective-C 方法相比，C 函数会更快。

【讨论】：