使用循环展开优化程序性能

计算循环索引和测试循环条件的开销部分所占比重过大（相对于循环体内执行的指令而言），连续执行一组相同的指令，能提高指令的cache命中率，如下例所示，对LoopTest的一片存储空间进行初始化，分别测试普通循环，和8个一组的展开循环的性能，所用时间与循环次数间的关系如下如下：(clocks/sec = 1000000)

 

	8000	80000	800000	8000000	80000000
loop_time	10000	10000	20000	210000	2140000
extend_loop_time	0	0	10000	30000	390000

 

 

从以上的数据可以看出，但循环长度很小时，是否展开循环影响很小，随着循环长度增加，两者的差别越来越大，接近展开级别（这里8个一组展开，时间差别有7倍左右）。

 

测试代码如下：（Fedora 11， 虚拟机环境）

 

#include <iostream>
#include <ctime>
using namespace std;

class LoopTest {
public:
    LoopTest(unsigned long size)
    {
        loopSize = size - size%8;
        array = new int[loopSize];
    }
    ~LoopTest()
    {
        delete []array;
    }
    unsigned long loop_time();
    unsigned long extend_loop_time();
private:
    unsigned long loopSize;
    int *array;
};

unsigned long LoopTest::loop_time()
 {
    unsigned long start, end;
    unsigned long i;
    start = clock();
    for(i = 0; i < loopSize; i++) {
        array[i] = 1;
    }
    end = clock();
    return end - start;
}

unsigned long LoopTest::extend_loop_time()
{
    unsigned long start, end;
    unsigned long i;
    start = clock();
    for(i = 0; i < loopSize/8; i++) {
        array[i*8+0] = 2;
        array[i*8+1] = 2;
        array[i*8+2] = 2;
        array[i*8+3] = 2;
        array[i*8+4] = 2;
        array[i*8+5] = 2;
        array[i*8+6] = 2;
        array[i*8+7] = 2;
    }
    end = clock();
    return end - start;
}

int main()
{
    LoopTest *lt = new LoopTest(8000000);
    unsigned long t1 = lt->loop_time();
    unsigned long t2 = lt->extend_loop_time();
    cout << "clocks/sec = " << CLOCKS_PER_SEC << endl;
    cout << t1 << endl;
    cout << t2 << endl;
    return 0;
}