循环展开的条件是有益的,返回边际减少的点？

Question

有人可以首先解释在什么时候展开循环(在C/C++中)成为一个有用的优化？

其次,与第一个问题相关,在什么时候应该不再进行展开？是否应始终将展开操作拆分为2次？或者它与您的CPU可以执行多少计算有关？比率是您的缓存行大小的乘数？等等

例如,如果我有一个从0到99的for循环哪个更好/如何确定哪个(除了试验和错误) - 是否有一个科学的方法:

• 每个循环0到49和两个"操作"
• 每个循环0到24和四个"操作"
• 每个循环0到19和五个"操作"
• 每个循环0到9和十个"操作"

Answer 1

在没有提到Duff的设备的情况下,我不能让关于循环展开的问题没有得到答复.此实现与经典版本略有不同,但它仍然有效.

假设您将掩码应用于内存块:

while (n-- > 0) {
    *ptr++ &= mask;
}

然后,这可以像这样展开:

switch (n % 4) do {
case 0: *ptr++ &= mask;
case 3: *ptr++ &= mask;
case 2: *ptr++ &= mask;
case 1: *ptr++ &= mask;
} while ((n -= 4) > 0);

如果迭代跳转的成本占循环迭代内完成的工作成本的很大一部分,则循环展开很有用.一个好的优化编译器可以在足够的优化级别为您找出答案.如果您的编译器没有这样做,您只需要自己展开它.

正如评论中所提到的,一旦跳转的计算成本与展开的循环体的计算相比不再显着,则无需展开.采取极端情况,循环展开可能导致指令缓存捶打,损害性能(类似于过度使用函数内联).