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| 关键词： nbsp 代码 C++ 优化 total QueryPerformance int Microsoft Pentium Visual |
from:msdn Kate Gregory Gregory Consulting 2004 年 4 月 适用于： Microsoft Visual C++ .NET 2003 Microsoft Visual C++ Toolkit 2003 Microsoft Visual Studio .NET 摘要：演示了 Visual C++ 2003 编译器提供的众多代码优化功能中的几项功能。（8 页打印页） 本文是 Visual C++ Toolkit 2003 随附的代码示例的一部分，可从以下网址下载：http://msdn.microsoft.com/visualc/vctoolkit2003。 本页内容 完整程序优化 为 Intel Pentium 4 或 AMD Athlon 优化代码 Streaming SIMD Extensions 2 如果有 Visual Studio 小结 相关书籍 Microsoft?Visual C++?Toolkit 2003 包含优化 C++ 编译器。大多数开关相当简明，并且已经在 Visual C++ 产品的多个版本中存在，但仍然有两个开关比较新，并且无须重写代码就能够显著提高速度。它们是 /GL (Whole Program Optimization) 和 /G7（它能产生为 Pentium 4 或 AMD Athlon 优化的代码）。还有一个选项 /arch:SSE2，它能产生针对 SSE2 寄存器和指令而优化的代码。 示例代码经过了三项测试： 1. 调用作为内联候选函数的函数。 2. 执行大量浮点乘法和加法运算。 3. 执行大量整数乘法和加法运算。 完整程序优化 示例代码定义了两个非常类似的函数：Add() 和 DisplayAdd()。DisplayAdd() 会显示到屏幕，因此不太可能被内联： void DisplayAdd(int a, int b) { cout << a << " + " << b << " = " << a + b << endl; cout << "Return address from " << __FUNCTION__ << " " << _ReturnAddress() << endl; } _ReturnAddress 是一个内部函数，它报告控制将在何处返回。可使用它来标识内联函数。 Add() 在 gl-g7.cpp 中声明，同时还声明一个由它设置的全局变量： void* inlineReturnAddress; // set in Add() int Add(int a, int b); // implementation in module.cpp 实现位于 module.cpp 中： int Add(int a, int b) { inlineReturnAddress = _ReturnAddress(); return a+b; } 要编译该程序且不使用 Whole Prgram Optimization，请使用以下命令行： cl /O2 /ML /EHsc GL-G7.cpp module.cpp 要运行测试 1，请使用以下命令： gl-g7 1 应该看到与以下内容类似的输出（数值地址会有所不同）： 1 + 2 = 3 Return address from DisplayAdd 00401D0A 1 + 2 = 3 Return address from Add 00401D13 Return address from Test1 00402125 Add() 的返回地址与 Test1() 的返回地址不同：Add() 没有被内联。 现在，使用 /GL 重新编译： cl /O2 /ML /EHsc /GL GL-G7.cpp module.cpp 再次运行测试 1，应该看到如下所示的输出： 1 + 2 = 3 Return address from DisplayAdd 00401242 1 + 2 = 3 Return address from Add 0040179F Return address from Test1 0040179F 现在，Add() 和 Test1() 的返回地址相同：Add() 在 Test1() 内部内联，即使它的代码来自另一个文件。 返回页首 为 Intel Pentium 4 或 AMD Athlon 优化代码 /G7 是 Microsoft?Visual Studio?.NET 2003 中的新增选项；它通过选择与其他场合不同的指令，产生为 Pentium 4 或 AMD Athlon 优化的代码。在对整数进行乘法运算（尤其是将一个整数乘以一个在编译时已知的常数）的例程中，性能方面的改善最为明显。 测试 2 演示了可能获得的速度方面的改善： #define INT_ARRAY_LEN 100000 int intarray[INT_ARRAY_LEN]; int intCalculate() { int total = 0; for (int i = 1; i < INT_ARRAY_LEN; i++) { total += intarray[i-1]*7; } return total; } void Test2() { int var1 = 2; int i; for (i = 0; i < INT_ARRAY_LEN; i++) { intarray = i*5; var1 += 2; } LARGE_INTEGER start, end; LARGE_INTEGER freq; SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(), 1); QueryPerformanceFrequency(&freq); QueryPerformanceCounter(&start); double total = 0; for (i = 0; i < 100000; i++) { total += intCalculate(); } QueryPerformanceCounter(&end); cout << "Total = " << total << endl; cout << (end.QuadPart - start.QuadPart)/(double)freq.QuadPart << " seconds" << endl; } 上述代码使用了一些在 kernel32.dll（它是 Microsoft?Windows? 的一部分）中实现的计时函数。这些函数以及它们使用的数据类型在 windows.h 中定义。为减小该示例中的依赖性，在 gl-g7.cpp 中提供了这些函数的原型，并且定义了相应的数据类型。QueryPerformanceCounter 保存了起始时间或结束时间，而 QueryPerformanceFrequency 得到一个值，经过除法运算得到起始时间与结束时间的差值，从而得到以秒为单位的运行时间。对 SetThreadAffinityMask 的调用减少了多处理器计算机上的人工作业。 该例程执行了大量整数乘法。要在不使用处理器专有指令的情况下编译它，请使用以下命令行： cl /O2 /ML /EHsc GL-G7.cpp module.cpp 要为 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机编译它，请使用以下命令行： cl /O2 /ML /EHsc /G7 GL-G7.cpp module.cpp 要运行测试 2，请使用以下命令行： gl-g7 2 在 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机上，/G7 版本的运行速度提高了 10% 以上。上述代码可以在不带适当芯片的计算机上运行，但与在编译时未使用 /G7 的版本相比，速度稍微慢一点。 返回页首 Streaming SIMD Extensions 2 如果您确信在为具有 SSE2 支持的计算机（例如 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机）生成代码，则可以使用 /arch:SSE2 选项。这样产生的代码将不能在其他芯片上运行，但速度更快，尤其是对含有大量浮点算法的例程而言。 测试 3 执行与测试 2 极为相似的浮点计算： #define ARRAY_LEN 10000 double array[ARRAY_LEN]; double Calculate() { double total = 0; for (int i = 1; i < ARRAY_LEN; i++) { total += array[i-1]*array; } return total; } void Test2() { double var1 = 2; int i; for (i = 0; i < ARRAY_LEN; i++) { array = var1; var1 += .012; } LARGE_INTEGER start, end; LARGE_INTEGER freq; SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(), 1); QueryPerformanceFrequency(&freq); QueryPerformanceCounter(&start); double total = 0; for (i = 0; i < 100000; i++) { total += Calculate(); } QueryPerformanceCounter(&end); cout << "Total = " << total << endl; cout << (end.QuadPart - start.QuadPart)/(double)freq.QuadPart << " seconds" << endl; } 要在不使用处理器专有指令的情况下编译它，请使用以下命令行： cl /O2 /ML /EHsc GL-G7.cpp module.cpp 要想仅为 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机编译它，请使用以下命令行： cl /O2 /ML /EHsc /G7 /arch:SSE2 GL-G7.cpp module.cpp 要运行测试 3，请使用以下命令行： gl-g7 3 在 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机上，/G7 /arch:SSE2 版本的运行速度大约提高了 10%。上述代码在不带适当芯片的计算机上不能运行。 返回页首 如果有 Visual Studio 所有上述选项都可以在“Project Properties”对话框中使用。 图 1. 常规项目属性 图 2. C/C++ 优化选项 小结 不同的程序以不同的方式响应优化。尽管逐个模块的优化也不错，但添加完整程序优化可带来明显的改善。因为您不需要更改代码就可以使用它，所以没有理由不这样做。 如果您的大多数用户或所有对性能敏感的用户都拥有 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机，请使用 /G7 选项为这些用户生成更快速的代码，同时应记住这样的代码对于您的其他用户将会稍微慢一些。如果您要为 Pentium 4 或 AMD Athlon 计算机创建特定的优化版本，请同时使用 /arch:SSE2 选项以获得最佳性能。 返回页首 相关书籍 http://www.microsoft.com/china/MSDN/library/langtool/VCPP/VCoptimization.mspx（作者：Kate Gregory） 关于作者 Kate Gregory 是 Microsoft 地区主管，她是一位 C++ MVP，并且是《Microsoft Visual C++ .NET 2003 Kick Start》一书的作者。她是 Gregory Consulting 的创立合伙人，该公司在整个北美提供咨询和开发服务，致力于使用前沿技术进行软件开发、项目集成、技术写作、顾问以及培训。 |
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