將 unsigned int 更改為 size_t 會影響性能嗎？

Question

在我將一些遺留代碼從 win32 移植到 win64 之后，在我討論了消除警告“可能丟失數據” 的最佳策略是什么之后（擺脫“警告 C4267 可能丟失數據”的最佳策略是什么？ ）。 我將在我的代碼中用size_t替換許多unsigned int 。

但是，我的代碼在性能方面至關重要（我什至無法在調試中運行它......太慢了）。

我做了一個快速的基准測試：

#include "stdafx.h"

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <string>

template<typename T> void testSpeed()
{
    auto start = std::chrono::steady_clock::now();

    T big = 0;
    for ( T i = 0; i != 100000000; ++i )
        big *= std::rand();

    std::cout << "Elapsed " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(std::chrono::steady_clock::now() - start).count() << "ms" << std::endl;
}

int main()
{
    testSpeed<size_t>();
    testSpeed<unsigned int>();

    std::string str;
    std::getline( std::cin, str ); // pause

    return 0;
}

為 x64 編譯，它輸出：

Elapsed 2185ms
Elapsed 2157ms

為 x86 編譯，它輸出：

Elapsed 2756ms
Elapsed 2748ms

所以顯然使用size_t而不是unsigned int對性能影響不大。 但是真的總是這樣嗎（很難以這種方式對性能進行基准測試）。

是否/可能將unsigned int更改為size_t影響 CPU 性能（現在將操作 64 位對象而不是 32 位）？

Answer 1

當然不。 在現代（甚至更老）CPU上，64位整數運算的執行速度與32位運算一樣快。

我的i7 4600u上用於算術運算a * b / c示例：

(int32_t) * (int32_t) / (int32_t) ：1.3 ns
(int64_t) * (int64_t) / (int64_t) ：1.3 ns

兩種測試均針對x64目標（與您的目標相同）進行編譯。

但是，如果您的代碼管理的是裝滿整數的大對象（大整數數組，例如fox），則如果緩存未命中計數增加（更大的數據可能會超過緩存容量），則使用size_t而不是unsigned int可能會對性能產生影響。 檢查性能影響的最可靠方法是在兩種情況下都測試您的應用程序。 使用您自己的typedef'ed到size_t或unsigned int然后對應用程序進行基准測試。

Answer 2

至少在Intel上，如果沒有數據依賴性，則ALU可以並行執行兩個32位操作。 如果size_t為64位，則只能執行一項操作。

在你的榜樣，是沒有區別的，因為你有一個數據DEP（ big取決於自身。）

但是，您可能會在代碼中看到差異，例如：

uint32_t a = std::rand();
uint32_t b = std::rand();
const uint32_t randVal = std::rand();

for (int i = 0; i < 10000000; ++i) {
    a += randVal;
    b += randVal;
}

如果將a和b切換到uint64_t ，則該循環的運行速度可能會變慢，因為一次只能執行一次操作。

注意，ALU不能與16位整數並行執行4個運算，也不能與8位整數並行執行8個運算。 對於32位數據，只有2個操作，對於64位數據，只有1個操作。

注意：這在生成的機器代碼中看不到。 這種並行化發生在CPU中。

編輯：另外，看這部分由安德烈Alexandrescu的談話，他提到了這一點。