在 Go 中以 GMP 风格的性能处理大量数据

Question

我正在学习 Go，我开始使用 math/big 包来处理任意长度的整数。

我编写了这个计算第 n 个斐波那契数的程序：（删除了 imports）：

func main() {
    imax, _ := strconv.Atoi(os.Args[1])
    var a, b, c big.Int
    a.SetUint64(0)
    b.SetUint64(1)
    for i := 0; i < imax; i++ {
        c.Set(&b)
        b.Add(&b, &a)
        a.Set(&c)
    }
    fmt.Println(a.String())
}

这是 C 程序的代码：

int main(int argc, char** argv)
{
    int imax = atoi(argv[1]);

    mpz_t a, b, c;
    mpz_inits(a, b, c, NULL);
    mpz_set_ui(a, 0);
    mpz_set_ui(b, 1);

    int i = 0;
    for (i = 0; i < imax; i++) {
        mpz_swap(a, b);
        mpz_add(b, a, b);
    }

    char* astr = NULL;
    astr = mpz_get_str(NULL, 10, a);
    printf("%s\n", astr);

    return EXIT_SUCCESS;
}

Go 程序在 0.1 秒（平均）内计算出 100,000 项，而使用 GMP 库的 C 等效程序仅在 0.04 秒内运行。那慢了两倍。

有没有办法在我的 Go 程序中获得相同的性能？

Answer 1

一般来说，GMP 速度更快，因为它专为提高性能而设计。在幕后，您可能会发现它有一部分是用汇编编写的，这减少了函数的调用开销，可能会使用一些 CPU 指令，如 ADX 等等。

如果您关心性能，那么您可以使用 mpz_fib_ui 例程，这会更快，因为它从一些数学技巧中获益。

您问题的直接答案可能是使用一些 Go 的 GMP 绑定。

Answer 2

不要打印到标准输出，它很慢。这段代码会得到什么结果？

package main

import (
    "math/big"
    "os"
    "strconv"
)

func main() {
    max, err := strconv.Atoi(os.Args[1])
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    a, b := big.NewInt(0), big.NewInt(1)
    for i := 0; i < max; i++ {
        a.Add(a, b)
        a, b = b, a
    }
}

Go 不是手工编写的汇编代码。

您的 100,000 值对于可靠的基准来说太小了。使用 1,000,000 或至少运行十秒的其他值。

在 Go 中以 GMP 风格的性能处理大量数据

Dealing with large numbers with GMP-style performance in Go

performance

go

benchmarking

arbitrary-precision