通过计算复制 C 数组的更快方法

Posted 2023-02-16

【中文标题】通过计算复制 C 数组的更快方法

【英文标题】：Faster way to copy C array with calculation between

【发布时间】：2014-12-18 19:17:20

【问题描述】：

我想将一个 C 数组数据复制到另一个，但需要在两者之间进行计算（即不仅仅是将相同的内容从一个复制到另一个，而是对数据进行修改）：

int aaa;
int src[ARRAY_SIZE];
int dest[ARRAY_SIZE];

//fill src with data

for (aaa = 0; aaa < ARRAY_SIZE; aaa++)

    dest[aaa] = src[aaa] * 30;

这是在大小为 520 或更大的缓冲区中完成的，因此 for 循环相当可观。

有什么方法可以提高编码方面的性能吗？

我对该主题进行了一些研究，但我找不到关于这个案例的任何具体内容，只有简单的缓冲区复制到缓冲区（例如：here、here 和 here）。

环境：使用嵌入式 Linux 的 ARM GCC。不过，上面的特定代码用于在专用处理器内运行的 C 项目中，用于 DSP 计算。通用处理器是 OMAP L138（DSP 处理器包含在 L138 中）。

【问题讨论】：

OpenMP/线程可以加速它的因素。

对于这样一个简单的情况，任何半体面的编译器都应该为您优化它。它将展开循环并使用 SIMD。除此之外是核心级别的并行化。例如上面提到的 OpenMP。

@EugeneSh。这是一个简单的复制和乘法循环。我认为 Duff 的设备只会混淆编译器，并减慢实际执行速度。

如果 ARRAY_SIZE 是固定的，您可以尝试手动展开循环。我假设你已经在编译器中打开了优化。

有很多可能的优化，具有不同程度的可移植性（例如 SIMD 可能是一个选项）和复杂性（尽管使用多核不太可能为 520 个整数带来回报）。有些，比如简单的展开，编译器可能会为你做。然而，对所有平台/编译器组合上所有可能的优化的调查过于广泛。如果你有一个实际的性能问题，也许你可以描述你的约束、平台和编译器。

【参考方案1】：

您可以尝试诸如循环展开或 duff 的设备之类的技术，但如果您打开编译器优化，它可能会在任何情况下为您做到这一点，如果这样做是有利的，而且不会使您的代码不可读。

依赖编译器优化的优势在于它是特定于架构的；适用于一个目标的源级技术在另一个目标上可能效果不佳，但编译器生成的优化将特定于目标。例如，没有办法专门为 C 中的 SIMD 指令编写代码，但编译器可能会生成代码来利用它们，为此，最好保持代码简单直接，以便编译器能够识别成语.编写奇怪的代码来“手动优化”可能会破坏优化器并阻止它完成工作。

另一种可能对某些目标有利的可能性（如果您只为桌面 x86 目标编码，这可能无关紧要）是通过使用移位来避免乘法指令：

鉴于x * 30等价于x * 32 - x * 2，循环中的表达式可以替换为：

input[aaa] = (output[aaa] << 5) - (output[aaa] << 1) ;

但优化器可能会再次为您做到这一点；它也将避免重复评估output[aaa]，但如果不是这样，以下可能是有益的：

int i = output[aaa] ;
input[aaa] = (i << 5) - (i << 1) ;

移位技术可能对除法运算更有利，因为在大多数目标上成本要高得多，并且它仅适用于常量。

这些技术可能会提高未优化代码的性能，但编译器优化可能会做得更好，并且原始代码可能会比“手动优化”的代码优化得更好。

最后，如果它很重要，您必须进行实验并执行时序测试或分析。