常见的Lisp SBCL循环性能调整

Question

我正在使用Project Euler问题5蛮力方法来测试性能调整CL代码。我是该语言的新手，想知道如何做这种事情。我编写了一个C实现，运行时间约为1.3秒。我最初的天真CL实施大约需要15秒。

这是我的初始CL代码

(defpackage :problem-5
  (:use #:cl)
  (:export :divides-even-p
           :has-all-divisors
           :smallest-multiple)
  )

(in-package :problem-5)

(defun divides-even-p (num divisor)
  (= 0 (rem num divisor))
  )

(defun has-all-divisors (num start stop)
  (loop for divisor from start to stop do
       (cond
         ((not (divides-even-p num divisor)) (return-from has-all-divisors nil))
         )
       (+ divisor 1)
       )
  t
  )

(defun smallest-multiple (n)
  (do ((multiple 1 (+ multiple 1)))
      ((has-all-divisors multiple 1 n) (format t "~A" multiple))
    ))

(time (smallest-multiple 20))

到目前为止，我所读到的技巧是1）优化速度和安全性，2）内联函数和3）显式设置变量类型。应用这些东西，我得到以下代码

(defpackage :problem-5
  (:use #:cl)
  (:export :divides-even-p
           :has-all-divisors
           :smallest-multiple)
  )

(in-package :problem-5)

(declaim (optimize (speed 3) (safety 0))
         (inline divides-even-p)
         (inline has-all-divisors)
         )

(defun divides-even-p (num divisor)
  (declare (type integer num divisor))

  (zerop (rem num divisor))
  )

(defun has-all-divisors (num start stop)
  (declare (type integer num start stop))

  (loop for divisor of-type integer from start to stop do
       (cond
         ((not (divides-even-p num divisor)) (return-from has-all-divisors nil))
         )
       )
  t
  )

(defun smallest-multiple ()
  (do ((multiple 1 (+ multiple 1)))
      ((has-all-divisors multiple 2 20) (format t "~A" multiple))
    ))

(time (smallest-multiple))

现在，当我运行该版本时，它将在7秒而不是15秒内运行。2倍加速，因此方向正确。还有什么可以做以加快速度？对我来说，最明显的是最小乘数的do循环。首先，我不知道如何为多重变量指定类型。你是怎样做的？有没有更好的方法来进行开放循环，从而产生更少的代码？您将如何尝试从此处提高性能？C代码的运行时间约为1.3秒，因此我很乐意将其降低到2或3秒。

Answer 1

对于一个，您可以使用fixnum代替integer。后者包含所有整数，前者仅包含适合一个机器字的整数减去几个标记位（通常约为61或62位）。

do循环中的声明位于主体的开头：

(do ((m 1 (1+ m)))
    ((has-all-divisors m 2 20)
     m)
  (declare (fixnum m)))

您也可以loop在这里使用：

(loop :for m :of-type fixnum :upfrom 1
      :when (has-all-divisors m 2 20)
        :do (return m))

代码改进：

• 请不要在括号内留下指甲剪那样的痕迹。

• 使用if了一个有两个分支的条件。

• Loop有一个always关键字：

  (loop :for divisor :of-type fixnum :from start :to stop
        :always (divides-even-p num divisor))