fortran 2003 и указатели

Question

Я пишу программу Fortran. Программа реализует некоторые численные методы. Скорость программы очень важна. Я решил избавиться от динамических массивов (ускоряет ли она программу?) И сталкивается со следующей проблемой. У меня есть 3D-массивы (NXxNYxNZ = MAX-элементы), где я знаю MAX, но я не знаю отношения NX/NY/NZ. Это может быть так: 1x1xNZ или как это 2xNYx1 и т. Д. Решение, которое я вижу - используйте указатели. Упрощенный 2D случай:

program ptrtest 
    parameter (MAX = 50) ! I know this number on compile time. 
    integer :: NX,NY   ! I will find this numbers on run time. 
    real, target :: a(MAX) ! Static Array 
    real, pointer :: b(:,:) 
    a = 5 
    read(*,*) NX, NY   ! I get NX, NY (NX*NY == MAX) 
    b (1:NX, 1:NY) => a  ! I can use b(:,:) <- this is my goal. 
end program ptrtest 

Этот пример работает, но я боюсь, что такое обновление замедляющего реальной программы, где я использую даже 5d массивы. Является ли это возможным?

Answer 1

Вы говорите, что скорость работы программы имеет важное значение, так старый стиль Fortran даст вам лучшее:

• выделить 1D массив размера MAX
• прохода к подпрограмме, а также NX, NY , и NZ. Это позволит избежать указателя , который приведет к потере производительности (в отличие от C, стандарт Fortran предполагает, что аргументы массива подпрограмм не перекрываются, см. this post).

Например:

---

program noptrtest 
    implicit none 
    integer, parameter :: MAX = 50  ! I know this number on compile time. 
    integer :: NX,NY   ! I will find this numbers on run time. 
    real :: a(MAX)   ! Static Array 

    read(*,*) NX, NY   ! I get NX, NY (NX*NY == MAX) 

    if (NX*NY /= MAX) then 
    stop 'NX*NY /= MAX' 
    endif 
    call run(a,NX,NY) 
end program noptrtest 


subroutine run(b,NX,NY) 
    integer :: NX,NY 
    real :: b(NX,NY) 
    integer :: i,j 

    do j=1,NY 
    do i=1,NX 
     ! use b(i,j) here 
    enddo 
    enddo 
end 

---

Если производительность действительно имеет значение здесь некоторые другие полезные приемы:

• Скажите ваш компилятор для выравнивания массивов на 32- байт (с ifort, используйте директиву !DIR$ ATTRIBUTES ALIGN : 32
• Измерьте физически свой 2D-массив таким образом, чтобы размер ведущего измерения был кратным 32 байтам. Для реального * 4 вам нужно несколько из восьми элементов.
• Скажи компилятор, что каждый столбец правильно выровненный с помощью !DIR$ VECTOR ALIGNED директивы

---

Например:

program noptrtest 
    implicit none 
    integer, parameter :: real_kind = 4 
    integer, parameter :: MAX = 50    ! I know this number on compile time. 
    integer, parameter :: MAXDIM = MAX*(32/real_kind) ! Max possible dimension required 
    integer   :: NX,NY, NX_MOD   ! I will find this numbers on run time. 
    real(real_kind) :: a(MAXDIM)    ! Static Array 

    !DIR$ ATTRIBUTES ALIGN : 32 :: a 

    read(*,*) NX, NY   ! I get NX, NY (NX*NY == MAX) 

    if (NX*NY /= MAX) then 
    stop 'NX*NY /= MAX' 
    endif 

    if (mod(NX,real_kind) == 0) then 
    NX_MOD = NX 
    else 
    NX_MOD = ((NX/real_kind)+1)*real_kind 
    endif 

    call run(a,NX_MOD,NX,NY) 
end program noptrtest 


subroutine run(b,NX_MOD,NX,NY) 
    integer :: NX_MOD,NX,NY 
    real :: b(NX_MOD,NY) 
    integer :: i,j 

    do j=1,NY 
    !DIR$ VECTOR ALIGNED 
    do i=1,NX 
    ! use b(i,j) here 
    enddo 
    enddo 
end 

---

Редактировать

Это старого стиля Fortran трюк избегает поворота ter aliasing.

Ссылки на указатель ступенчатости:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Aliasing_(computing), раздел "Конфликты с оптимизацией"
• gcc C/C++ assume no pointer aliasing
• Performance impact of -fno-strict-aliasing
• http://scc.qibebt.cas.cn/docs/compiler/intel/11.1/Intel%20C++%20Compiler%20for%20Linux/main_cls/optaps/common/optaps_perf_run.htm