也谈“C++编译器到底能帮我们把代码优化到什么程度？”

日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-04-12 07:44:49
涉及到这个帖子：http://topic.csdn.net/u/20120405/10/815acda1-0e12-4b7d-aa89-1d2f68a60704.html
由于较早前另一个雷同帖子：http://topic.csdn.net/u/20120102/01/fc8d7aa4-bffc-4d9a-a34a-5056c6d27b54.html 的作者hengyunabc对其原创性有异议(第一个帖子68楼)，所以另开一帖。

这篇文章写得不错，但是也存在一些问题，其一是论述过程有错误：

[Quote=引用 hengyunabc 的回复:]
下面来看下编译器生成的结果（vs2010，release)：

01. for(int i = 0;i < SIZE; i++) {
02. S += a[i];
03.013B1040 mov ebx,dword ptr [eax+4] //把a[0],a[4],a[8]...累加到ebx中
04.013B1043 add ecx,dword ptr [eax-8] //把a[1],a[5],a[9]...累加到ecx中
05.013B1046 add edx,dword ptr [eax-4] //把a[2],a[6],a[10]...累加到edx中
06.013B1049 add esi,dword ptr [eax] //把a[3],a[7],a[11]...累加到esi中
07.013B104B add dword ptr [ebp-4],ebx
08.013B104E add eax,10h
09.013B1051 dec dword ptr [ebp-8]
10.013B1054 jne main+40h (13B1040h)
11. }
12. cout<<S<<endl;
13.013B1056 mov eax,dword ptr [ebp-4]
14.013B1059 add eax,esi
15.013B105B add eax,edx
16.013B105D mov edx,dword ptr [__imp_std::endl (13B204Ch)]
17.013B1063 add ecx,eax //上面的3条add指令把ebx，ecx，edx，edi都加到ecx中，即ecx是累加结果

可见编译器生成的代码是最好的代码，消灭了中间变量i，减少了循环次数，消灭了会造成CPU不能乱序执行的因素。
[/Quote]

显然，vs2010生成的代码并没有“消灭了中间变量i”。另外，代码编译成这样，主要目标是提高超标量架构的指令并行度，而非乱序执行，虽然代码3~6行确实可以看出对乱序执行的考虑（利用cache的预取特性）。
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日立奔腾浪潮微软松下联想 2014-08-17
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引用 48 楼 yajiedesign 的回复:
用vs2013测试.开sse2, 0.960s,开avx0.874s.差距已经比较小了.看了汇编,自动使用了高级指令集.看来人类的优势保持不了多久啊.
才注意到您的回复。我特意装了个VS 2013测试了一下，使用/arch:sse2|avx确实有进步，已经很接近手工代码，看来vc++ 2013的优化能力差不多达到了两年前intel C++ XE的水平。
yajiedesign 2014-06-28
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用vs2013测试.开sse2, 0.960s,开avx0.874s.差距已经比较小了.看了汇编,自动使用了高级指令集.看来人类的优势保持不了多久啊.
liuyun885 2012-11-24
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这么快就完了，我还没看够呢。。。
冷月孤城 2012-05-04
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很艰难的看完了。
CandPointer 2012-05-04
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[Quote=引用 42 楼 的回复:]

引用 39 楼 的回复:其实vc2010编译代码的性能，比gcc和bcc还是有优势的，只能说icc太强了，都是什么人在做icc编译器呀？:)ICC有那么强大么?就我平常的经验来说,对于常规应用,多数情况下,vc和icc以及gcc是基本打平手的,而且多数情况下,vc以及新版gcc优化得更好一点.对于大规模的矩阵运算,icc有一定的优势,并且icc的数学库是优化过的,性能会好一点.但icc编译的速……
[/Quote]

intel 的mkl，ipp 都是很性能强的库

编译慢的话，有个选项，可以并行编译。能快点。当然，如果选了 ipo优化，编译速度会慢很多，因为每个源码要编译两次
日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-05-04
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还真有这么优化性能的，SGI的RASC工作站就集成了大规模FPGA，软件可以在运行时编程出自己需要的特定硬件，然后在这个硬件上运行定制的软件以优化性能。
jiandingzhe 2012-05-04
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[Quote=引用 40 楼 的回复:]

应用层优化，算法优化和汇编指令优化到头了的话，还可以微代码优化，指令流水线优化，CPU内部Cache优化，IC电路优化……
[/Quote]
干脆用FPGA把函数写在里面好了……
日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-05-04
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就这个例子：
int Sum_CPP(int *a, int size)
{
int s = 0;
for(int i = 0; i < size; ++i) s += a[i];

return s;
}

icc优化确实比VC强了不是一点半点，是2倍还多的关系。见CandPointer的测试结果。
如果不开SSE优化的话，VC有可能和icc差不多。

redleaves 2012-05-04
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[Quote=引用 39 楼 的回复:]其实vc2010编译代码的性能，比gcc和bcc还是有优势的，只能说icc太强了，都是什么人在做icc编译器呀？:)[/Quote]ICC有那么强大么?就我平常的经验来说,对于常规应用,多数情况下,vc和icc以及gcc是基本打平手的,而且多数情况下,vc以及新版gcc优化得更好一点.对于大规模的矩阵运算,icc有一定的优势,并且icc的数学库是优化过的,性能会好一点.但icc编译的速度和生成代码的尺寸就有点吓人了...
赵4老师 2012-05-03
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应用层优化，算法优化和汇编指令优化到头了的话，还可以微代码优化，指令流水线优化，CPU内部Cache优化，IC电路优化……
日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-05-02
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其实vc2010编译代码的性能，比gcc和bcc还是有优势的，只能说icc太强了，都是什么人在做icc编译器呀？:)
CandPointer 2012-05-02
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[Quote=引用 37 楼 的回复:]

多谢你的测试，看来icc的自动SSE矢量化能力是很强的，VC2010即便强制/arch:SSE2也根本没生成SSE代码。
至于测量时间的差别，可能需要增大循环次数才能比较可靠，执行时间太短的话，可能每个函数执行过程中碰到的线程切换次数不同，多一次少一次就有几十ms的误差，另外clock()的精度也有限。
[/Quote]

现在更新了 intel parallel studio 的补丁，编译选项不太熟悉了。
以前，老版本的， 有个 很常用的， qvec + qvec-report ， 自动报告提示数据依赖等，指导用户 手工把代码写成 sse。
还有 vtune， 提示 cache 命中率 之类的。

你这样的汇编高手， 若配合 icc 的 report， 定能够写出性能上 登峰造极 的代码。


昨晚试了下，zyl910的VC6、VC2010、C#2010、VB6和MMX、SSE指令集 运算性能大比拼（
http://topic.csdn.net/u/20120413/17/d0f0dd3f-ca55-41f6-9fa0-321a85be5668.html

其中，有个
f1_min[1]: 274
f1_min[2]: 274
f1_min[3]: 271
这是 intel 的

而vc2010 的
f1_min[1]: 1553
f1_min[2]: 1575
f1_min[3]: 1554

数值越小越好。 vc和intel，搞出了数量级的差别，

据说 pgi的编译器更强，面向超算hpc的
日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-05-02
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多谢你的测试，看来icc的自动SSE矢量化能力是很强的，VC2010即便强制/arch:SSE2也根本没生成SSE代码。
至于测量时间的差别，可能需要增大循环次数才能比较可靠，执行时间太短的话，可能每个函数执行过程中碰到的线程切换次数不同，多一次少一次就有几十ms的误差，另外clock()的精度也有限。
CandPointer 2012-05-02
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更新了编译器补丁，好像少了个 qvec 自动矢量化的选项...
以往，使用 qvec + vec-report， 会自动报告 哪些代码需要用户手工调整，以便 sse矢量化

intel 编译器，对 sum2 (asm ssse3) 的编译结果，反而比 vc2010编译出来的还慢了。


CandPointer 2012-05-02
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[Quote=引用楼主 的回复:]
涉及到这个帖子：http://topic.csdn.net/u/20120405/10/815acda1-0e12-4b7d-aa89-1d2f68a60704.html
由于较早前另一个雷同帖子：http://topic.csdn.net/u/20120102/01/fc8d7aa4-bffc-4d9a-a34a-5056c6d27b54.html 的作者hengyunabc对其原创性有异议(……
[/Quote]

LZ的汇编很强大，有没有 SSE 4.2 的


VS 2010 自带的情况， c++ = 3.879s， sse = 1.395s
intel 编译器，各种不同的优化组合选项：
1.851s/1.591s ,
1.843s/1.811s
1.914s/1.914s







## VS 2010 



/Zi /nologo /W3 /WX- /O2 /Oi /Oy- /GL /D "_MBCS" /Gm- /EHsc /GS /Gy /fp:precise /Zc:wchar_t /Zc:forScope /Fp"Release\ttt.pch" /Fa"Release\" /Fo"Release\" /Fd"Release\vc100.pdb" /Gd /analyze- /errorReport:queue 





Sum of 0 to 9999 = 49995000 (sum1), 49995000 (sum2)



Time elapsed of sum1 (c++) is: 3.879s

Time elapsed of sum2 (asm ssse3) is: 1.395s







## intel parallel studio 2011 xe

# Quse-intel-optimized-headers  使用Intel优化的头文件

# QxSSE4.2  ， 运行使用 sse 4

# Qparallel ， 自动并行



/Zi /nologo /W3 /O3 /Oi /Ot /Qipo /GA /Qopt-matmul /Qparallel /Quse-intel-optimized-headers /D "_MBCS" /EHsc /GS /Gy /fp:precise /QxSSE4.2 /Zc:wchar_t /Zc:forScope /Fp"Release\ttt.pch" /Fa"Release\" /Fo"Release\" /Fd"Release\vc100.pdb" /Gd 



Sum of 0 to 9999 = 49995000 (sum1), 49995000 (sum2)



Time elapsed of sum1 (c++) is: 1.851s

Time elapsed of sum2 (asm ssse3) is: 1.591s





## intel parallel studio 2011 xe

# QxSSE4.2  ， 运行使用 sse 4



/Zi /nologo /W3 /O3 /Oi /Ot /Qipo /GA /Qopt-matmul /D "_MBCS" /EHsc /GS /Gy /fp:precise /QxSSE4.2 /Zc:wchar_t /Zc:forScope /Fp"Release\ttt.pch" /Fa"Release\" /Fo"Release\" /Fd"Release\vc100.pdb" /Gd 

Sum of 0 to 9999 = 49995000 (sum1), 49995000 (sum2)



Time elapsed of sum1 (c++) is: 1.843s

Time elapsed of sum2 (asm ssse3) is: 1.811s

Sum of 0 to 9999 = 49995000 (sum1), 49995000 (sum2)





## intel parallel studio 2011 xe

# QxSSE4.2  ， 运行使用 sse 4

# Qparallel ， 自动并行



/Zi /nologo /W3 /O3 /Oi /Ot /Qipo /GA /Qopt-matmul /Qparallel /D "_MBCS" /EHsc /GS /Gy /fp:precise /QxSSE4.2 /Zc:wchar_t /Zc:forScope /Fp"Release\ttt.pch" /Fa"Release\" /Fo"Release\" /Fd"Release\vc100.pdb" /Gd 

Time elapsed of sum1 (c++) is: 1.914s

Time elapsed of sum2 (asm ssse3) is: 1.587s


hubo520891 2012-04-23
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一目了然
用户　昵称 2012-04-22
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哇，俺看到了zyl910，这么好的贴子干吗这么快就结了呢？
日立奔腾浪潮微软松下联想 2012-04-22
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多谢。
zyl910 2012-04-21
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测试了一下Intrinsics函数，还测试了64位版的性能。
详见——
http://topic.csdn.net/u/20120102/01/fc8d7aa4-bffc-4d9a-a34a-5056c6d27b54.html
用户　昵称 2012-04-16
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好贴怎么没人顶了，赵老师那个汇编俺还能看懂，楼主的俺是不想懂了。
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C++编译器到底能帮我们把代码优化到什么程度？
本文地址：http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/7170865 一个简单的累加求和程序： TYPE S=0; for(int i = 0;i < SIZE; i++) { S += a[i]; } 很多人都觉得这个程序写得不好，编译器不能生成很好的汇编代码。于是有了以下的几种“优化”： #inc
C++编译器到底能帮我们把代码优化到什么程度?
一个简单的累加求和程序： 01.TYPE S=0; 02.for(int i = 0;i 03. S += a[i]; 04.} 很多人都觉得这个程序写得不好，编译器不能生成很好的汇编代码。于是有了以下的几种“优化”： 01.#include 02.using namespace std; 03. 04.void main(int argc,char **argv) 05.{
编译器能帮我们把代码优化到什么程度？
TODO: 用while写法的程序会不会循环展开？ 一个简单的累加求和程序： TYPE S=0; for(int i = 0;i < SIZE; i++) { S += a[i]; } 很多人都觉得这个程序写得不好，编译器不能生成很好的汇编代码。于是有了以下的几种“优化”： #include <iostream> using namespace std; void main(int argc,char **argv) { #define TYPE int .
C++性能优化笔记-7-编译器中的优化-5-编译器做了什么
编译器中的优化检查编译器做了什么 检查编译器做了什么 研究编译器产生的代码，看它优化代码的程度，是非常有用的。有时，编译器会相当奇妙地使代码更高效，有时它蠢得难以置信。看编译器输出通常可以透露出什么可以通过修改源代码来改进，如下面例子所示。 检查编译器产生代码最好的方式是使用汇编语言输出的编译器选项。在大多数编译器上，你可以通过从命令行使用相关优化选项，以及汇编输出的选项-S或/Fa，调用编译器来完成。在某些系统上，IDE也有可用的汇编输出选项。如果编译器没有汇编输出选项，使用目标文件反汇编器。 注意，In
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