6
Я играл на днях, пытаясь понять, как далеко я могу что-то оптимизировать. Я решил начать с простой карты, которая просто выполняет линейный поиск, чтобы найти, есть ли элемент, а затем попытаться оптимизировать большую часть его. Кроме того, для сравнения, я делаю то же самое со std :: map и std :: vector, используя std :: find.Почему std :: vector так быстро (или моя реализация слишком медленная)
Результаты с картой - ожидаемые, более медленное создание и разрушение, чем моя карта, но гораздо более высокая скорость (на самом деле, я не смог ее измерить, он всегда возвращает 0). Проблема с std :: vector. Я ожидал, что это будет медленнее, чем моя реализация, но это не так, и я действительно не понимаю, как это может быть таким же или быстрее, поскольку моя реализация пропускает худший случай (значение не находится в векторе) и используя кеш результатов.
Может ли кто-нибудь пролить свет здесь? Я знаю, что парни, стоящие за stl, полубоги, но все же это не имеет смысла.
Результаты тестирования (i3, Windows 8.1 Pro 64, Visual Studio 2013):
std::vector :
Build : 85.0042 ms
Loop : 37.0011 ms
Find : 1.82259 ms -> First : Found, Second : Found, Third : Not Found
Release : 0 ms
--------------------
std::map :
Build : 6929.41 ms
Loop : 570.032 ms
Find : 0 ms -> First : Found, Second : Found, Third : Not Found
Release : 1425.08
--------------------
Linear Map V0:
Build : 194.012 ms
Loop : 49.0052 ms
Find : 1.88915 ms -> First : Found, Second : Found, Third : Not Found
Release : 109.004
Вот код карты:
template<typename T>
class LinearMap0
{
public:
LinearMap0()
{
_end = _root = new Node;
_prebuffer = nullptr;
prebufferCapacity = 0;
_alive = true;
prebufferMarker = 0;
_cache = _mm_set1_epi32(-1);
for (auto& ptr : _cacheBuffer) ptr = nullptr;
MinID = INT32_MAX - 1;
MaxID = -1;
}
void PreAllocate(int Count)
{
prebufferCapacity = Count;
_prebuffer = new Node[Count];
}
~LinearMap0()
{
if (_alive)
{
Release();
}
}
void Release()
{
Node* marker = _end;
while (marker->Prev)
{
marker = marker->Prev;
if (!marker->Next->IsPreAllocated) delete marker->Next;
}
if (!_root->IsPreAllocated) delete _root;
delete[] _prebuffer;
_alive = false;
}
void AddElement(int ID,T element)
{
Node* tmp = nullptr;
if (prebufferMarker < prebufferCapacity)
{
// Use a pre-allocated object
tmp = &_prebuffer[prebufferMarker];
prebufferMarker++;
tmp->IsPreAllocated = true;
}
else
{
tmp = new Node;
}
tmp->ID = ID;
tmp->Data = element;
// Update list
_end->Next = tmp;
Node* prevEnd = _end;
_end = tmp;
_end->Prev = prevEnd;
bool isMin = ID < MinID; MinID = ID * isMin + (1 - isMin) * MinID;
bool isMax = ID > MaxID; MaxID = ID * isMax + (1 - isMax) * MaxID;
}
void DeleteLast()
{
Node* tmp = _end;
_end = _end->Prev;
_end->Next = nullptr;
delete tmp;
}
template<class Function>
void Loop(Function&& f, bool Forward = true)
{
if (Forward)
{
Node* marker = _root;
while (marker->Next)
{
marker = marker->Next;
f(marker->Data);
}
}
else
{
Node* marker = _end;
while (marker->Prev)
{
marker = marker->Prev;
f(marker->Data);
}
}
}
T* Find(int ID)
{
// Bounds check
if (ID < MinID || ID > MaxID) return nullptr;
// Check it it's in the cache
// Compare the value to every value in the cache
__m128i idxSSE = _mm_set1_epi32(ID);
__m128i C = _mm_cmpeq_epi32(_cache, idxSSE);
// To change form -1 to 1
C = _mm_mul_epi32(C, _mm_set1_epi32(-1));
// Now C holds 1 if true, or 0 if false (in each of its 4 members). It should only be ONE set at 1
__m128i tmp = _mm_set1_epi32(1);
__m128i S = _mm_sub_epi32(tmp, C);
// Now find the index
int i = S.m128i_i32[0] * (C.m128i_i32[1] + S.m128i_i32[1] * (2 * C.m128i_i32[2] + S.m128i_i32[2] * (3 * C.m128i_i32[3] + S.m128i_i32[3] * -1)));
if (i != -1)
return _cacheBuffer[i];
// Traverse the list
Node* marker0 = _root;
T* obj = nullptr;
while (true)
{
if (marker0->ID == ID)
{
obj = &marker0->Data;
}
if (marker0->Next) marker0 = marker0->Next; else break;
}
// Cache value and return
_cache.m128i_i32[cacheMarker] = ID;
_cacheBuffer[cacheMarker] = obj;
cacheMarker = (cacheMarker + 1) & 3; // x & 3 = x % 4
return obj;
}
private:
struct Node
{
Node()
{
Prev = nullptr;
Next = nullptr;
IsPreAllocated = false;
ID = -1;
}
T Data;
Node* Prev;
Node* Next;
bool IsPreAllocated;
int ID;
};
Node* _root;
Node* _end;
Node* _prebuffer;
int prebufferCapacity;
int prebufferMarker;
bool _alive;
__m128i _cache;
T* _cacheBuffer[4];
int cacheMarker;
int MinID, MaxID;
};
А вот тест:
// Initialize seeds
const __int64 ecount = 5 * 1000*1000;
vector<__int64> seed(ecount);
for (__int64 i = 0; i < ecount; i++)
{
seed[i] = i;
}
random_shuffle(seed.begin(), seed.end());
///////////// std::vector
vector<__int64> v;
cout << "--------------------" << endl;
cout << "std::vector :" << endl;
cout << " Build : " << time_call([&]()
{
v.resize(ecount/2);
for (__int64 i = 0; i < ecount; i++)
{
if (i < (ecount/2))
v[i] = seed[i];
else
v.push_back(seed[i]);
}
}) << " ms" << endl;
cout << " Loop : " << time_call([&]()
{
for (auto& n : v)
n /= 2;
}) << " ms" << endl;
bool found1, found2, found3;
cout << " Find : " << (((float)time_call([&]()
{
for (int i = 0; i < 15; i++)
{
// Should exist
found1 = find(v.begin(), v.end(), seed[5]/2) != v.end();//find(seed[5]) != m.end();
found2 = find(v.begin(), v.end(), seed[1000]/2) != v.end();
// Shouldn't exist
found3 = find(v.begin(), v.end(), -1234) != v.end();
}
}))/15.0)/3.0;
cout << " ms " << " -> First : " << ((found1) ? "Found" : "Not Found") << ", Second : " << ((found2) ? "Found" : "Not Found") << ", Third : " << ((found3) ? "Found" : "Not Found") << endl;
cout << " Release : " << time_call([&]()
{
v.clear();
}) << " ms" << endl;
///////////// std::map
map<__int64, __int64> m;
cout << "--------------------" << endl;
cout << "std::map :" << endl;
cout << " Build : " << time_call([&]()
{
for (__int64 i = 0; i < ecount; i++)
{
m[seed[i]] = seed[i];
}
}) << " ms" << endl;
cout << " Loop : " << time_call([&]()
{
for (auto& n : m)
n.second /= 2;
}) << " ms" << endl;
cout << " Find : " << (((float)time_call([&]()
{
for (int i = 0; i < 15; i++)
{
// Should exist
found1 = m.find(seed[5]) != m.end();
found2 = m.find(seed[1000]) != m.end();
// Shouldn't exist
found3 = m.find(-1234) != m.end();
}
}))/15.0)/3.0;
cout << " ms " << " -> First : " << ((found1) ? "Found" : "Not Found") << ", Second : " << ((found2) ? "Found" : "Not Found") << ", Third : " << ((found3) ? "Found" : "Not Found") << endl;
cout << " Release : " << time_call([&]()
{
m.clear();
}) << endl;
///////////// Linear Map V0
LinearMap0<__int64> c;
cout << "--------------------" << endl;
cout << "Linear Map V0:" << endl;
cout << " Build : " << time_call([&]()
{
c.PreAllocate(ecount/2);
for (__int64 i = 0; i < ecount; i++)
{
c.AddElement(seed[i],seed[i]);
}
}) << " ms" << endl;
cout << " Loop : " << time_call([&]()
{
c.Loop([](__int64& Data)
{
Data /= 2;
});
}) << " ms" << endl;
cout << " Find : " << (((float)time_call([&]()
{
for (int i = 0; i < 15; i++)
{
// Should exist
found1 = c.Find(seed[5]);
found2 = c.Find(seed[1000]);
// Shouldn't exist
found3 = c.Find(-1234);
}
}))/15.0)/3.0;
cout << " ms -> First : " << ((found1) ? "Found" : "Not Found") << ", Second : " << ((found2) ? "Found" : "Not Found") << ", Third : " << ((found3) ? "Found" : "Not Found") << endl;
cout << " Release : " << time_call([&]()
{
c.Release();
}) << endl;
EDIT: time_call is:
template <class Function>
double time_call(Function&& f)
{
chrono::time_point<chrono::high_resolution_clock> start, end;
start = chrono::high_resolution_clock::now();
f();
end = chrono::high_resolution_clock::now();
return ((double)(chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(end - start).count()))/1000000.0;
}
Вы внесли связанный список.'std :: vector' - это массив с динамическим размером. – Adam
Почему вы используете не-std-файлы, такие как '__int64' вместо' std :: int64_t'? – Walter
Я знаю, но вся разница в производительности - это просто кеш процессора? Поскольку связанный список и массивы с динамическим размером не такие разные, и, как я уже сказал, у меня всего 2 находок, а все остальные 43 выходят раньше, будь то проверка кешей или границ. –