将性能关键循环从 C 翻译成 Rust

Question

我正在尝试将一些旧的 C 代码重写为 Rust——我是新手。我遇到的一个反复出现的问题是 C 代码有很多这样的循环：

for (i = startIndex; i < asize; i++)   
{
    if (firstEdge < 0 && condLeft(i))
    {
        firstEdge = i;
    }

    RightIndex = asize-1-i;
    if (firstEdgeRight < 0 && condRight(RightIndex))
    {
        firstEdgeRight = RightIndex;
    }

    // Found both edges
    if (firstEdge >= 0 && firstEdgeRight >= 0) {
        break;  
    }
}

您将如何以高效的方式将其转化为 Rust？我的问题是，虽然我可能可以获得我想要的功能，但我不确定如何才能获得（大致）相同的速度。

这部分代码是我们代码中的主要瓶颈（至少这部分代码），在翻译时希望保留以下属性。

循环应该尽快中断，因为 asize 可能非常大。
firstEdge和firstEdgeRight大致同时被发现。因此，只有一个循环而不是两个循环是一件好事——为了避免再次从头开始搜索（尽管我认为这个解决方案会杀死预取器（但我不确定，也许旧机器运行代码甚至没有预取器))。

虽然性能很重要，但可读性当然更重要:)

EDIT 好的，这是我可能的 Rust 实现（cond_right() 和 cond_left() 被遗漏了）。我考虑的事情是：

如果其他人必须从头开始实施，他们会这样写吗？
我真的需要让 first_edge 和 first_edge_right 可变吗？它们在我的实现中，但我觉得不对，因为它们只分配了一次。

let mut first_edge = -1;
let mut first_edge_right = -1;

// Find first edge

let start_index = 300; // or something
let asize = 10000000;

for i in start_index..asize {
    if first_edge < 0 && cond_left(i) {
        first_edge = i;
    }

    let right_index = asize - i -1;
    if first_edge_right < 0 && cond_right(right_index) {
        first_edge_right = right_index;
    }

    if (first_edge >= 0 && first_edge_right >= 0) {
        break;
    }
}

Answer 1

由于同时从两方面进行观察很重要，我认为没有避免可变变量的简单方法。

可以提高可读性的一件事是使用 option 而不是负数。否则代码没问题。

（你可能做的另一件事是当索引在中间相遇时打破循环，如果这意味着你的问题没有解决方案，但这不是 Rust 特定的。）

Answer 2

cond_left 和 cond_right 对于回答性能问题很重要。例如，用迭代器替换索引会有帮助吗？不知道 cond_left 做什么就不会说。

您担心的另一个问题是 first_edge 和 first_edge_right 是可变的。提议的 RFC allowing loops to return a value 可能是解决此问题的一种优雅方法。现在你可以用闭包模拟循环 return:

let (_first_edge, _first_edge_right): (i32, i32) = (||{
    let (mut first_edge, mut first_edge_right) = (None, None);
    // ...
    return (first_edge.unwrap(), first_edge_right.unwrap());
})();

(In Playground).

将-1替换为None可能会使变量变大。参见。

将这个循环分成两个循环，一个获取 first_edge，另一个检查剩余范围以获得 first_edge_right 似乎是正确的做法，但是 CPU 分支预测可能会将影响降至最低。

Answer 3

你需要做好选择的准备：

How would you translate that into Rust in a performant way?
while performance is important, readability is of course even more important

哪个对你来说更重要？以下是我将如何编写代码，假设我已经理解您的要求：

fn left_condition(i: usize) -> bool {
    i > 1000
}

fn right_condition(i: usize) -> bool {
    i % 73 == 0
}

fn main() {
    let start_index = 300;
    let asize = 10000000;

    let left = (start_index..asize).position(left_condition);
    let right = (start_index..asize).rev().position(right_condition);

    println!("{:?}, {:?}", left, right);
}

我们从 left-to-right 迭代一次，从 right-to-left 迭代一次。我的直觉告诉我，这将提供具有简单分支预测的代码，以线性方式访问内存，两者都应该是可优化的。

然而，变量名asize让我停顿了一下。它确实听起来像"array size"的缩写。如果是这样的话，那么我会 100% 推荐使用切片而不是数组索引。为什么？因为数组访问（foo[0]）通常有边界检查的开销。我会用切片写点东西：

let data = vec![0; 10_000_000];
let start_index = 300;

let slice = &data[start_index..];

let left = slice.iter().position(|&i| left_condition(i));
let right = slice.iter().rev().position(|&i| right_condition(i));

但是，您的问题只有一个可能的正确答案：

使用分析器

只有知道你的实际数据，你对条件的实际实现，你剩下的代码运行，等等，你才能真正知道有多快会有的。

Therefore it has been a good thing to only have one loop instead of two - in order to avoid search from the beginning again

这对我来说不直观，所以我希望看到支持声明的分析结果。

将性能关键循环从 C 翻译成 Rust

Translate performance critical loop from C to Rust

c

translate

rust

使用分析器

使用分析器

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