【每周至少一篇 160901】循环级别的代码优化（上周补充）

时间紧，这两周的博客主要回顾一下学习《并行算法设计与性能分析》的小部分，希望以后能养成这些习惯。循环级别的优化以发掘循环的并行性、减少寄存器和缓存的使用为主。

循环展开

目的是减少判断数量和改变循环变量的次数。同时注意不易展开过多，要考虑寄存器的数量。

float sum = 0.0f;
for(int i = 0; i < num; i += 4){
sum += a[i];
}

代码进行展开后

float sum = 0.0f, sum1 = 0.0f, sum2 = 0.0f,sum3 = 0.0f;
for(int i = 0; i < num; i += 4){
sum1 = a[i + 1];
sum2 = a[i + 2];
sum3 = a[i + 3];
sum = a[i + 4];
}
sum += sum1 + sum2 +sum3;

循环累积

循环累积主要和循环展开同时使用，在减少寄存器使用的同时保证并行度

如展开6次、累积2次后代码清单如所示：

float sum = 0.0f, sum1 = 0.0f, sum2 = 0.0f;
for(int i = 0; i < num; i += 6){
sum1 = a[i] + a[i +1];
sum2 = a[i +2] + a[i + 3];
sum = a[i + 4] + a[i +5];
}
sum += sum1 +sum2;

循环合并

循环的合并减少判断的次数，还能增加指令并行能力

for(int i = 0; i < len; i++){
x1 += a[i];
}
for(int i = 0; i < len; i++){
x2 *= b[i];
}

合并之后的代码为：

for(int i = 0; i < len; i++){
x1 += a[i];
x2 += b[i];
}

循环拆分

当循环内的变量导致寄存器使用过多，而引发内存和寄存器之间数据交换使得性能下降时，应当实现循环拆分。

总结

在面向对象的编程思想中，关于代码与机器相联系的部分比较少。在整体编程中，以面向对象等高级语言来实现结构优化，以靠近硬件和编译器的角度，来实现降低程序执行时间。