C中的循環優化

Question

我的任務是優化C中的特定for循環。這是循環：

#define ARRAY_SIZE 10000
#define N_TIMES    600000

for (i = 0; i < N_TIMES; i++)
{
    int j;

    for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++)
    {
        sum += array[j];
    }
}

我應該使用循環展開，循環拆分和指針來加速它，但每次我嘗試實現某些東西時，程序都不會返回。 這是我到目前為止所嘗試的：

for (i = 0; i < N_TIMES; i++) 
{
    int j,k;

    for (j = 0; j < ARRAY_SIZE; j++) 
    {    
        for (k = 0; k < 100; k += 2) 
        {
            sum += array[k];
            sum += array[k + 1];
        }
    } 
}

我不明白為什么程序現在甚至沒有返回。 任何幫助，將不勝感激。

Answer 1

第二段代碼既低效又錯誤，因為它增加了比原始代碼更多的值。

循環展開（或者在這種情況下減少，因為你可能不想展開一萬次迭代循環）將是：

// Ensure ARRAY_SIZE is a multiple of two before trying this.
for (int i = 0; i < N_TIMES; i++)
    for (int j = 0; j < ARRAY_SIZE; j += 2)
        sum += array[j] + array[j+1];

但是，說實話，愚蠢的編譯器的時代早已過去。 您通常應將此級別的微優化保留在編譯器中，而您則專注於更高級別的內容，如數據結構，算法和人工分析。

最后一個是相當重要的。 由於您將相同的數組添加到累計和中的次數相同，因此您只需要一次數組的總和，然后您可以根據需要多次添加該部分和：

int temp = 0;
for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++)
    temp += array[i];
sum += temp * N_TIMES;

它仍然O(n)但在低得多的乘數n （一個而不是六十萬）。 可能是因為gcc的瘋狂優化級別-O3可以解決這個問題，但我對此表示懷疑。 人腦在很多領域仍然可以超越計算機。

現在，無論如何:-)

Answer 2

你的程序沒有任何問題...它會返回。 它只需要比第一個多50倍...

在第一個你有2個fors：600.000 * 10.000 = 6.000.000.000迭代。

在第二個你有3個fors：600.000 * 10.000 * 50 = 300.000.000.000迭代......

Answer 3

循環展開不會加速循環，它會減慢它們的速度。 在過去，它通過減少條件評估的數量為您提供了減速。 在現代，它通過殺死緩存來減慢你的速度。

這里沒有明顯的循環拆分用例。 要分割循環，您需要在迭代中查找兩個或更多明顯的分組。 在一段時間你可以將array[j]乘以i而不是做外循環並聲稱你已經將內部與外部分開，然后將外部丟棄為無用。

C數組索引語法只是定義為（一種特殊的語法）指針算法。 但我想你想要的東西是這樣的：

sum += *arrayPointer++;

代替你使用j ，適當地初始化的東西。 但我懷疑你會從中獲得什么。

根據評論，如果這是真實的生活，那么你只需讓編譯器弄清楚這些東西。