数组上的 Swift 减少比不安全的减少慢几个数量级

Question

在我的程序中，我严重依赖以下我认为非常常见的模式。有一个保存数据的结构（可以说Double）：

struct Container {
  var data: Double
}

接下来，创建该结构的数组，可能很大：

let containers = (0...<10_000_000).map { _ in 
  Container(data: .random(in: -10...10))
}

然后，对数组应用 (map)reduce 操作以提取值，例如：

let sum = containers.reduce(0.0) { $0 + $1.data }

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我最初认为这个特定的操作会很快，因为该操作足够简单，编译器可以优化边界检查和其他慢速操作：没有奇怪的索引计算，闭包中没有捕获，一切都是不可变的，等等......

但是，我将性能与这种不安全的 reduce 数组实现进行了比较：

extension Array {
  func unsafeReduce<Result>(
    _ initialResult: Result,
    _ nextPartialResult: (Result, Element) throws -> Result
  ) rethrows -> Result {
    try self.withUnsafeBufferPointer { buffer -> Result in
      try buffer.reduce(initialResult, nextPartialResult)
    }
  }
}

我用完全优化编译了两个程序，-O -unchecked我还使用了 Xcode 分析器来对程序进行计时，看来不安全的减少比安全的减少快 16 倍： 200 毫秒与 4 秒。

我的问题是：

• 首先，我的不安全实现是否正确？使用这个版本有什么潜力？
• 放缓的原因是什么？我尝试使用 Compiler Explorer 和 Xcode profiler 的调用树查看汇编代码，但无法弄清楚确切原因是什么。有人可以逐步解释该程序到底是做什么的吗？

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我在 2015 年年中的 MacBook Air 上使用 Xcode 11.5 和 Swift 5。

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编辑

我将代码移植到 Python，并且没有使用 Numpy 进行任何计算，它仍然比 Swiftreduce操作快 2 倍。不过，我没有检查内存消耗。