constexpr vs 重复函数调用性能

Question

我正在测试下面的代码来检查 constexpr 的性能。对于第一次迭代，结果符合预期。但是对于下一次迭代，正常函数调用有时会优于 constexpr。我在这里错过了什么？我希望 constexpr 调用在任何情况下都更好。此外，正常功能所花费的时间在第一次迭代后也会减少。如何解释这种行为？

可以看到代码结果here

Edit: If I un-comment the lines in the below code providing different values to sum for each iteration, still the results are similar. You can see its results here

Edit2: I tried @geza changes and performed the operation for 3 Million for the first function call and with 3 Million + i for the second function call. I was expecting the constexpr to take very less time(almost same as the time taken with 100) but its taking as much time as the non-constexpr function. Results link

#include <iostream>
#include <chrono>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

constexpr long long sum(const int* n){
    long long sum = 0;
    for(int i = 1; i <= *n; i++){
        sum += i;
    }
    return sum;
}

long long sum(int*  n){
    cout<<"Calling sum\n";
    long long sum = 0;
    for(int i = 1; i <= *n; i++){
        sum += i;
    }
    return sum;
}


int main(void){
    const int* p;
    int a = 100;
    p = &a;
    
    int *p1;
    p1 = &a;
    
    for(int i = 0; i < 10; i++){

        /*
        int* p1;
        int b = 100 + i; //If I uncomment the lines here are remove the 
        p1 = &b;         //earlier p1 declaration. Still the results are similar
        */
    
        auto start = high_resolution_clock::now(); 
        cout<<sum(p1)<<endl;
        auto stop = high_resolution_clock::now();
        cout<<"Time taken Non constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;
        
        start = high_resolution_clock::now(); 
        cout<<sum(p)<<endl;
        stop = high_resolution_clock::now();
        cout<<"Time taken constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;
    }
}

我的代码很简单，创建两个指针，一个是常数（p），另一个不是（p1）。在使用 p1 调用 sum() 时，调用了没有 constexpr 的函数，这可以通过打印 "Calling sum 和使用 p, 函数 constexpr 被调用，可以看出没有打印任何内容。

Results

$g++ -o main *.cpp
$主要
调用总和
5050
所用时间非 constexpr：63
5050
constexpr 花费的时间：7

调用总和
5050
所用时间非constexpr：5
5050
constexpr 花费的时间：6
.
.
.
.
调用总和
5050
所用时间非constexpr：2
5050
耗时 constexpr: 6
.
.
.
.
调用总和
5050
所用时间非constexpr：2
5050
耗时 constexpr: 2

Answer 1

你的测量有误。您的时间包括打印到 stdout。修改您的程序以正确测量时间（并从 sum 中删除 cout）：

auto start = high_resolution_clock::now(); 
auto r = sum(p1);
auto stop = high_resolution_clock::now();
cout<<r<<endl;
cout<<"Time taken Non constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;

您会注意到在（几乎）所有情况下时间都为 0。

（对您的原始程序的解释：似乎第一次调用 cout << 比其他调用花费更多时间。很可能 cout 进行了某种延迟初始化，这就是第一次调用较慢的原因。）

请注意，由于您不在 constexpr 上下文中调用 sum(const int *)，它将用作 "normal" 函数调用，就像 sum(int *) 一样。

Answer 2

我建议您启用优化，然后重新运行您的基准测试。 C++，尤其是库，依赖于编译器优化来生成快速的汇编代码。优化器可以剥离库抽象，然后发出更好的代码。

您链接的网站允许您更改编译器选项，只需添加 -O2 以设置优化级别 2 并重新运行基准测试。

constexpr vs 重复函数调用性能

constexpr vs repeated function calls performance

c++

performance

repeat

constexpr