std::inner_product的简单性能测试

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最近团队产品中用到了一些机器学习方面的算法,涉及到求向量内积,采取的是最朴素的实现方式(元素乘积循环相加)。有一天路上想到 STL 提供了一个模板函数 std::inner_product ,就好奇 libstdc++ 实现上是否对该算法做了什么优化呢?

于是做了个简单的实验:1000 维 double 类型向量乘积,用 std::inner_product 和朴素方法分别计算10000次,g++ -O2优化。第一轮使用原生 double 类型数组,第二轮使用 vector<double> 容器,分别在三个机器环境下进行了计算。

// Processors | physical = 2, cores = 32, virtual = 12, hyperthreading = no
//     Speeds | 12x2400.186
//     Models | 12xIntel(R) Xeon(R) CPU E5645 @ 2.40GHz
//     Caches | 12x256 KB
//        GCC | version 3.4.5 20051201 (Red Hat 3.4.5-2)
	   
a*b     : std::inner_product(27.934ms), for loop(40.061ms)
a_v*b_v : std::inner_product(27.878ms), for loop(40.04ms)

// Processors | physical = 2, cores = 12, virtual = 12, hyperthreading = no
//     Speeds | 12x2100.173
//     Models | 12xAMD Opteron(tm) Processor 4170 HE
//     Caches | 12x512 KB
//        GCC | version 3.4.5 20051201 (Red Hat 3.4.5-2)

a*b     : std::inner_product(31.242ms), for loop(47.853ms)
a_v*b_v : std::inner_product(31.301ms), for loop(47.815ms)

// Processors | physical = 1, cores = 0, virtual = 1, hyperthreading = no
//     Speeds | 1x2572.652
//     Models | 1xIntel(R) Core(TM) i5-3320M CPU @ 2.60GHz
//     Caches | 1x6144 KB
//        GCC | version 4.7.2 (Ubuntu/Linaro 4.7.2-2ubuntu1)

a*b     : std::inner_product(41.76ms), for loop(33.165ms)
a_v*b_v : std::inner_product(35.913ms), for loop(32.881ms)

可以看出不同环境下 std::inner_product 的表现不尽相同,与朴素的方式相比有优有劣。瞄了一眼 gcc 4.8 的 libstdc++ 的代码,没有注意到 std::inner_product 对基本类型做什么 SSE 指令的优化。不过倒是有个并行计算的版本,可能对超大的向量计算有帮助。

虽然从性能上没有看到明显的优势,但毕竟 std::inner_product 可以简化一个循环的编码,至少可以少测一个分支嘛。而且配合重载函数的后两个 functor 参数,可以做一些有趣的事情,比如算一组数的平方和,比较两个字符串相同字符的数量等。以后呢可以多尝试一下用标准库的算法而不是自己写循环。

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