如果您对这个代码可以做的更多优化感到好奇, 请考虑 :

以原始循环开始 :

for (unsigned i = 0; i < 100000; ++i)
{
    for (unsigned j = 0; j < arraySize; ++j)
    {
        if (data[j] >= 128)
            sum += data[j];
    }
}

通过循环互换,我们可以安全地将这一循环改为:

for (unsigned j = 0; j < arraySize; ++j)
{
    for (unsigned i = 0; i < 100000; ++i)
    {
        if (data[j] >= 128)
            sum += data[j];
    }
}

然后,你可以看到,if条件条件在始终执行时为常数。i循环,这样你就可以升起if外出 :

for (unsigned j = 0; j < arraySize; ++j)
{
    if (data[j] >= 128)
    {
        for (unsigned i = 0; i < 100000; ++i)
        {
            sum += data[j];
        }
    }
}

假设浮点模型允许, 内环会崩溃成一个单一的表达式( 假设浮点模型允许的话 ) 。/fp:fast被抛出,例如)

for (unsigned j = 0; j < arraySize; ++j)
{
    if (data[j] >= 128)
    {
        sum += data[j] * 100000;
    }
}

这比以前快了十万倍

我用MATLAB 2011b 和我的MacBook Pro(Intel i7, 64位, 2.4 GHz) 尝试了以下MATLAB 代码的相同代码 :

% Processing time with Sorted data vs unsorted data
%==========================================================================
% Generate data
arraySize = 32768
sum = 0;
% Generate random integer data from range 0 to 255
data = randi(256, arraySize, 1);


%Sort the data
data1= sort(data); % data1= data  when no sorting done


%Start a stopwatch timer to measure the execution time
tic;

for i=1:100000

    for j=1:arraySize

        if data1(j)>=128
            sum=sum + data1(j);
        end
    end
end

toc;

ExeTimeWithSorting = toc - tic;

上述MATLAB代码的结果如下:

  a: Elapsed time (without sorting) = 3479.880861 seconds.
  b: Elapsed time (with sorting ) = 2377.873098 seconds.

校对:Soup

  a: Elapsed time (without sorting) = 19.8761 sec.
  b: Elapsed time (with sorting ) = 7.37778 sec.

基于这个,看来MATLAB几乎是175乘175次低于 C 执行的慢于 C 执行,没有排序和350乘350次换句话说,其效果(分支预测)是:1.46x执行和2.7x执行《公约》的《公约》。

分部门预测。

以排序数组数组, 条件data[c] >= 128第一个是false一连串的数值,然后变成true后期所有值。 这很容易预测。 使用一个未排序的阵列, 您支付分支成本 。

巴恩·斯特鲁斯特鲁斯特鲁普的回答对此问题:

这听起来像面试问题。是真的吗?你怎么知道?回答效率问题而不首先做一些测量是不明智的,所以知道如何衡量是很重要的。

于是,我用百万整数的矢量尝试过,然后得到:

Already sorted    32995 milliseconds
Shuffled          125944 milliseconds

Already sorted    18610 milliseconds
Shuffled          133304 milliseconds

Already sorted    17942 milliseconds
Shuffled          107858 milliseconds

我跑了好几次才确定。 是的,这个现象是真实的。我的关键代码是:

void run(vector<int>& v, const string& label)
{
    auto t0 = system_clock::now();
    sort(v.begin(), v.end());
    auto t1 = system_clock::now();
    cout << label
         << duration_cast<microseconds>(t1 — t0).count()
         << " milliseconds\n";
}

void tst()
{
    vector<int> v(1'000'000);
    iota(v.begin(), v.end(), 0);
    run(v, "already sorted ");
    std::shuffle(v.begin(), v.end(), std::mt19937{ std::random_device{}() });
    run(v, "shuffled    ");
}

至少这个编译器、 标准库和优化设置是真实存在的。 不同的执行可以而且确实提供了不同的答案。 事实上,有人做了更系统的研究( 快速的网络搜索会找到它) , 而大多数执行都显示了这种效果。

其中一个原因是分支预测: 类算法中的关键操作是“if(v[i] < pivot]) …”对于排序序列,测试总是真实的,而对于随机序列,选定的分支则随机变化。

另一个原因是,当矢量已经分类后,我们从不需要将元素移到正确位置。这些小细节的影响是我们看到的5或6个系数。

Quicksort(以及一般分类)是一项复杂的研究,吸引了计算机科学中最伟大的一些思想。 一种良好的功能是选择良好的算法和关注硬件的运行效果的结果。

如果您想要写入高效代码, 您需要了解一些关于机器结构的知识 。

在同一行中(我认为没有任何答案强调这一点),最好提到有时(特别是在软件中,在软件中,性能很重要——如Linux内核),如果声明如下,你可以找到一些:

if (likely( everything_is_ok ))
{
    /* Do something */
}

或类似:

if (unlikely(very_improbable_condition))
{
    /* Do something */    
}

两者likely()和unlikely()事实上,它们是通过使用诸如海合会(海合会)等东西来界定的宏观。__builtin_expect帮助编译者插入预测代码以有利于条件, 同时考虑到用户提供的信息 。 海合会支持其他能改变运行程序行为或发布低级别指令的内建元素, 如清除缓存等 。文献文件穿过海合会现有的建筑

通常这种优化主要在硬实时应用程序或内嵌系统中找到,在这些系统中,执行时间很重要且至关重要。例如,如果您正在检查某些错误条件,而错误条件只发生1/10000 000次,那么为什么不通知编译者?这样,默认情况下,分支预测会假设该条件是假的。

官方的回答是来自

1. 英特尔 -- -- 避免因部门错误而承担的费用
2. 英特尔 - 分行和循环重组以防止误判
3. 科学论文 -- -- 分支预测计算机结构
4. 书籍:J.L.Hennnesy、D.A. Patterson:计算机结构:定量方法
5. 发表在科学出版物上的文章:T.Y.Yeh、Y.N.Patt在分支预测中做了许多这些文章。

你也可以从这个可爱的图表图为什么树枝预测器被弄糊涂了

原始代码中的每个元素都是随机值

data[c] = std::rand() % 256;

所以预测器会变形为std::rand()口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交 口交

另一方面,一旦对预测进行分类, 预测器将首先进入一个 强烈未被采纳的状态, 当值变化到高值时, 预测器将分三步走, 从强烈未被采纳到强烈被采纳。