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c++ - 如何避免混叠并提高性能？

coder 2023-06-04 原文

在此Stack Overflow answer 它证明了 C++ 中的别名可以减慢你的代码。 C++ 中的别名不仅适用于指针，也适用于引用，更普遍地适用于 these types specified by the standard。 .特别是有

an aggregate or union type that includes one of the aforementioned types among its members (including, recursively, a member of a subaggregate or contained union)

所以根据我的理解，如果我有如下代码，

 class A{
  public:
   int val;
 };

 void foo(vector<A> & array, int & size, A & a0) {
   for(int i=0;i<size;++i) {
    array[i].val = 2*a0.val;
   }
 }

并且可能 a0 可以别名 array 中的元素之一，也可能因为上述引用而别名 size，所以a0 和 size 必须为每次迭代加载，从而导致性能下降。

  1. 那么我的问题是我应该对代码做些什么来避免别名，并提高性能？
  2. 传递 const & 将无济于事，因为它不会避免标准指定的别名。按值传递 a0？但这会复制我不喜欢的 a0，因为在实践中，类 A 可能非常复杂，复制是一个非常昂贵的选择。
  3. 是否有避免 C++ 中出现别名的通用解决方案？如果是，是什么？

最佳答案

Evolution Working Group issue 72: N4150 Alias-Set Attributes: Toward restrict-like aliasing semantics for C++, N3988 Towards restrict-like aliasing semantics for C++ N3635 Towards restrict-like semantics for C++ 似乎涵盖了在 C++ 中避免别名性能问题的问题。和 N4150是该提案的最新版本。 EWG 问题尚未解决，但显然已准备好进行审查。

提案提出了类似 C 的限制限定符，目前许多编译器都支持 C++ 中的扩展，但存在模糊区域，提案中写道:

There is no question that the restrict qualifier benefits compiler optimization in many ways, notably allowing improved code motion and elimination of loads and stores. Since the introduction of C99 restrict, it has been provided as a C++ extension in many compilers. But the feature is brittle in C++ without clear rules for C++ syntax and semantics. Now with the introduction of C++11, functors are being replaced with lambdas and users have begun asking how to use restrict in the presence of lambdas. Given the existing compiler support, we need to provide a solution with well-defined C++ semantics, before use of some common subset of C99 restrict becomes widely used in combination with C++11 constructs.

提案还指出:

Without standardizing and improving the existing C99 restrict facility in C++, users typically have to jump through considerable hoops to get its effect through code rewriting through temporaries, or factoring and inlining function bodies to simulate its effect.

因此，目前似乎没有好的解决方案，尽管当前的编译器具有提供 C 限制类似语义的扩展，但有很多灰色区域部分 3。 C++ 和 C 中的限制问题涵盖了一些用于避免别名的方法，但它们都有缺陷。

提到的提案N3538其中提到了与这些技术相关的一些技术和缺陷。例如:

The simplest technique to overcoming aliasing is to copy the potentially aliasing parameter.

void rf2(type& output, const type& input) {
    type temp = input;
    output += ra1(temp);
    output += ra2(temp);
}

This technique is both more complex and less efficient than simply passing the parameter by value. While the technique can be useful when dealing with legacy interfaces, it should not be a primary technique.

这种技术适用于您的情况。

注意关于别名和 C99 限制限定符的有趣看法 On the redundancy of C99's restrict .

关于c++ - 如何避免混叠并提高性能？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/31601142/

并提ampC++coderestrictc++c++11

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