vector быстрее, чем double *: почему?

Вот цикл, который я пробовал с std :: vector и с простым старым double * .

Для 10 миллионов элементов векторная версия стабильно выполняется примерно в 80% случаев, когда double * версия принимает; практически любое значение N , ve ctor заметно быстрее.

Заглянув в исходный код GCC на STL, я не заметил, чтобы std :: vector делал что-то существенно более интересное, чем то, что делает идиома double * (т.е. с обычным старым новым [] , оператором [] разыменовывается смещение). Этот вопрос говорит и об этом.

Есть идеи, почему векторная версия быстрее?

Compiler: GCC 4.6.1
Example compile line: g++ -Ofast -march=native -DNDEBUG \
                      -ftree-vectorizer-verbose=2 -o vector.bin \
                      vector.cpp -lrt
OS: CentOS 5
CPU: Opteron 8431
RAM: 128 GB

Результаты качественно такие же, если я использую icpc 11.1 или работаю на Xeon. Кроме того, дамп векторизатора говорит, что векторизовалась только операция заполнения в конструкторе std :: vector .

Векторная версия:

#include 
#include 
#include 
#include "util.h"
#include "rkck_params.h"

using namespace std;

int main( int argc, char* argv[] )
{
    const size_t N = boost::lexical_cast( argv[1] );

    vector y_old( N );
    vector y_new( N );
    vector y_err( N );
    vector k0( N );
    vector k1( N );
    vector k2( N );
    vector k3( N );
    vector k4( N );
    vector k5( N );

    const double h = 0.5;

    const timespec start = clock_tick();
    for ( size_t i = 0 ; i < N ; ++i )
    {
        y_new[ i ] =   y_old[ i ]
                     + h
                      *(
                           rkck::c[0]*k0[ i ]
                         + rkck::c[2]*k2[ i ]
                         + rkck::c[3]*k3[ i ]
                         + rkck::c[5]*k5[ i ]
                       );
        y_err[ i ] =  h
                     *(
                          rkck::cdiff[0]*k0[ i ]
                        + rkck::cdiff[2]*k2[ i ]
                        + rkck::cdiff[3]*k3[ i ]
                        + rkck::cdiff[4]*k4[ i ]
                        + rkck::cdiff[5]*k5[ i ]
                      );
    }
    const timespec stop = clock_tick();
    const double total_time = seconds( start, stop );

    // Output
    cout << "vector\t" << N << "\t" << total_time << endl;

    return 0;
}

Версия double * :

#include 
#include 
#include "util.h"
#include "rkck_params.h"

using namespace std;

int main( int argc, char* argv[] )
{
    const size_t N = boost::lexical_cast( argv[1] );

    double* y_old = new double[ N ];
    double* y_new = new double[ N ];
    double* y_err = new double[ N ];
    double* k0 = new double[ N ];
    double* k1 = new double[ N ];
    double* k2 = new double[ N ];
    double* k3 = new double[ N ];
    double* k4 = new double[ N ];
    double* k5 = new double[ N ];

    const double h = 0.5;

    const timespec start = clock_tick();
    for ( size_t i = 0 ; i < N ; ++i )
    {
        y_new[ i ]
            =   y_old[ i ]
              + h
               *(
                    rkck::c[0]*k0[ i ]
                  + rkck::c[2]*k2[ i ]
                  + rkck::c[3]*k3[ i ]
                  + rkck::c[5]*k5[ i ]
                );
        y_err[ i ]
            =  h
              *(
                   rkck::cdiff[0]*k0[ i ]
                 + rkck::cdiff[2]*k2[ i ]
                 + rkck::cdiff[3]*k3[ i ]
                 + rkck::cdiff[4]*k4[ i ]
                 + rkck::cdiff[5]*k5[ i ]
               );
    }
    const timespec stop = clock_tick();
    const double total_time = seconds( start, stop );

    delete [] y_old;
    delete [] y_new;
    delete [] y_err;
    delete [] k0;
    delete [] k1;
    delete [] k2;
    delete [] k3;
    delete [] k4;
    delete [] k5;

    // Output
    cout << "plain\t" << N << "\t" << total_time << endl;

    return 0;
}

rkck_params.h :

#ifndef RKCK_PARAMS_H
#define RKCK_PARAMS_H

namespace rkck
{

// C.f. $c_i$ in Ch. 16.2 of NR in C++, 2nd ed.
const double c[6]
    = { 37.0/378.0,
        0.0,
        250.0/621.0,
        125.0/594,
        0.0,
        512.0/1771.0 };

// C.f. $( c_i - c_i^* )$ in Ch. 16.2 of NR in C++, 2nd ed.
const double cdiff[6]
    = { c[0] - 2825.0/27648.0,
        c[1] - 0.0,
        c[2] - 18575.0/48384.0,
        c[3] - 13525.0/55296.0,
        c[4] - 277.0/14336.0,
        c[5] - 1.0/4.0 };

}

#endif

util.h :

#ifndef UTIL_H
#define UTIL_H

#include 
#include 

inline timespec clock_tick()
{
    timespec tick;
    clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &tick );
    return tick;
}

// \cite{www.guyrutenberg.com/2007/09/22/profiling-code-using-clock_gettime}
inline double seconds( const timespec& earlier, const timespec& later )
{
    double seconds_diff = -1.0;
    double nano_diff = -1.0;

    if ( later.tv_nsec < earlier.tv_nsec )
    {
        seconds_diff = later.tv_sec - earlier.tv_sec - 1;
        nano_diff = ( 1.0e9 + later.tv_nsec - earlier.tv_nsec )*1.0e-9;
    }
    else
    {
        seconds_diff = later.tv_sec - earlier.tv_sec;
        nano_diff = ( later.tv_nsec - earlier.tv_nsec )*1.0e-9;
    }

    return seconds_diff + nano_diff;
}

#endif

5
задан Community 23 May 2017 в 11:53
поделиться