我在Swift Beta中实现了一个算法，并注意到性能非常差。在深入研究之后，我意识到瓶颈之一就像排序数组一样简单。有关部分如下:
let n = 1000000
var x = [Int](repeating: 0, count: n)
for i in 0..<n {
x[i] = random()
}
// start clock here
let y = sort(x)
// stop clock here
在c++中，类似的操作在我的电脑上需要0.06秒。
在Python中，它需要0.6秒(没有技巧，只是y = sorted(x)对于一个整数列表)。
在Swift中，如果我用以下命令编译它，它需要6s:
xcrun swift -O3 -sdk `xcrun --show-sdk-path --sdk macosx`
如果我用下面的命令编译它，它需要88s:
xcrun swift -O0 -sdk `xcrun --show-sdk-path --sdk macosx`
Xcode中“Release”和“Release”的计时。“调试”构建也类似。
这里出了什么问题?与c++相比，我可以理解一些性能损失，但与纯Python相比，我不能理解10倍的性能下降。
编辑:weather注意到，将-O3更改为-Ofast使得这段代码几乎和c++版本一样快!然而，- ofast极大地改变了语言的语义——在我的测试中，它禁用了对整数溢出和数组索引溢出的检查。例如，使用-Ofast，下面的Swift代码会无声地运行而不会崩溃(并打印出一些垃圾):
let n = 10000000
print(n*n*n*n*n)
let x = [Int](repeating: 10, count: n)
print(x[n])
所以-Ofast不是我们想要的;Swift的全部意义在于我们有适当的安全网。当然，安全网对性能有一定的影响，但它们不应该使程序变慢100倍。请记住，Java已经检查了数组边界，在典型情况下，放缓的因素远小于2。在Clang和GCC中，我们有-ftrapv用于检查(有符号的)整数溢出，它也不是那么慢。
因此，问题来了:我们如何才能在不失去安全网的情况下在Swift中获得合理的性能?
编辑2:我做了更多的基准测试，使用非常简单的循环
for i in 0..<n {
x[i] = x[i] ^ 12345678
}
(这里有xor操作，这样我可以更容易地在程序集代码中找到相关的循环。我试图选择一个容易发现但“无害”的操作，因为它不需要任何与整数溢出相关的检查。)
同样，-O3和-Ofast在性能上存在巨大差异。所以我看了一下汇编代码:
很快我就得到了我想要的。相关部分是一个包含5条机器语言指令的循环。 对于-O3，我得到的结果超出了我的想象。内部循环包含88行汇编代码。我没有试图理解它的全部，但最可疑的部分是“callq _swift_retain”的13次调用和“callq _swift_release”的另外13次调用。也就是说，在内部循环中有26个子例程调用!
编辑3:在评论中，Ferruccio要求基准测试是公平的，因为它们不依赖于内置函数(例如sort)。我认为下面的程序是一个相当好的例子:
let n = 10000
var x = [Int](repeating: 1, count: n)
for i in 0..<n {
for j in 0..<n {
x[i] = x[j]
}
}
没有算术，所以我们不需要担心整数溢出。我们唯一要做的就是大量的数组引用。结果如下:swift -O3与-Ofast相比损失了近500倍:
c++ -O3: 0.05 s c++ -O0: 0.4 s Java: 0.2秒 Python与PyPy: 0.5秒 Python: 12秒 Swift -Ofast: 0.05 s Swift -O3: 23秒 Swift -O0: 443 s
(如果你担心编译器可能会完全优化掉毫无意义的循环，你可以把它改为例如x[i] ^= x[j]，并添加输出x[0]的print语句。这不会改变任何事情;时间将非常相似。)
是的，这里的Python实现是一个愚蠢的纯Python实现，有一个int类型的列表和嵌套的for循环。它应该比未优化的Swift慢得多。Swift和数组索引似乎严重破坏了一些东西。
编辑4:这些问题(以及其他一些性能问题)似乎在Xcode 6 beta 5中已经修复。
对于排序，我现在有以下时间:
clang++ -O3: 0.06 s swiftc -Ofast: 0.1秒 swiftc -O: 0.1秒 Swiftc: 4秒
对于嵌套循环:
clang++ -O3: 0.06 s swiftc -Ofast: 0.3秒 swiftc -O: 0.4 s 540秒
似乎没有理由再使用不安全的-Ofast(又名- unchecked);纯-O生成同样好的代码。
