运行时间函数的非线性行为

Question

我有一个计算总和的函数，并根据总和的结果执行特定任务或给出警告消息。我需要在粒子轨迹模拟中运行这个函数数百万次（它计算时间和位置相关的力）并注意到我的代码非常慢。

这是我的 MWE：

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int foo()
{
    double sum =0;
    double dummy_sum = 0;

    for (size_t i=0; i<40; i++)
    {
        sum+=1e-2; 
        dummy_sum += 1e-2;     
    }

    if (sum>5.) // normally this should not happen
    {
        printf("warning message!\n");
        return(-1);
    }
    else if(sum >0)
    {
       // normal behavior
    }

    return(0);
}

int main()
{
   int fooint;

   for(size_t i=0; i<5e9; i++)
   {
       fooint = foo();
       if(fooint!=0)
       {
           return(fooint);
       }
   }
   return 0;
}

我使用 gcc 4.8.5 版 gcc -Ofast -std=c99 test.c -o test.exe 进行编译。

为了找到优化我的功能的方法，我运行 time ./test.exe 表明运行在我的机器上的时间约为 38 秒。

当我删除线时

        printf("warning message!\n");
        return(-1);

或行

        sum+=1e-2;

运行时间减少到大约 6 秒。

另外，当我将函数循环中的迭代次数更改为 35 时，速度提高了，运行时间为 6 秒。将其增加到 36 会得到运行 33 秒的时间。

我在具有相同 linux 和 gcc 版本的另一台机器上编译并运行代码并得到相似的结果（运行时间稍长，因为机器较旧） .

什么可能导致这种 st运行ge 行为？

Answer 1

这不是什么奇怪的行为。如果删除 printf 和 return(-1) 行，那么函数 foo 将由编译器优化，并且将只是其中代码的 return(0); none执行，因为结果不会改变。如果您注释代码 sum+=1e-2;，也会发生同样的情况，编译器知道该函数唯一可能的结果是 return(0);，sum 被初始化为 0 并且永远不会改变。

Answer 2

这是一个 GCC 错误。 Clang 正确优化您的代码

foo:                                    # @foo
        xor     eax, eax
        ret
main:                                   # @main
        xor     eax, eax
        ret

在接近零的运行时间。

Live demo

运行时间函数的非线性行为

Nonlinear behavior of function run time

c

optimization

timing

运行 时间函数的非线性行为

Nonlinear behavior of function run time

c

optimization

timing

运行时间函数的非线性行为