在這個數組存取微基準測試中（相對於 GCC），Go 的效能損失了 4 倍，是什麼原因造成的？

在這個陣列存取微基準測試中（相對於GCC），Go的效能損失了4倍，是什麼原因造成的？這個問題牽涉到Go語言的執行時間機制和編譯器最佳化等多個面向。首先，Go語言在數組存取時使用了邊界檢查機制，即每次存取數組元素時都會進行邊界檢查，這會帶來一定的效能損失。其次，Go語言的編譯器在最佳化方面相對較弱，無法對陣列存取進行良好的最佳化。此外，Go語言的垃圾回收機制也會對效能造成一定的影響。綜上所述，這些因素共同導致了Go語言在陣列存取微基準測試中效能損失了4倍的情況。

問題內容

我寫這個微基準測試是為了更好地了解 go 的效能特徵，以便我能夠在何時使用它方面做出明智的選擇。

從效能開銷的角度來看，我認為這將是 go 的理想場景：

• 循環內沒有分配/釋放
• 陣列存取顯然在邊界內（可以刪除邊界檢查）

儘管如此，我發現相對於 amd64 上的 gcc -o3 速度有 4 倍的差異。這是為什麼？

（使用shell計時。每次需要幾秒鐘，因此啟動可以忽略）

package main

import "fmt"

func main() {
    fmt.println("started");

    var n int32 = 1024 * 32

    a := make([]int32, n, n)
    b := make([]int32, n, n)

    var it, i, j int32

    for i = 0; i < n; i++ {
        a[i] =  i
        b[i] = -i
    }

    var r int32 = 10
    var sum int32 = 0

    for it = 0; it < r; it++ {
        for i = 0; i < n; i++ {
            for j = 0; j < n; j++ {
                sum += (a[i] + b[j]) * (it + 1)
            }
        }
    }
    fmt.printf("n = %d, r = %d, sum = %d\n", n, r, sum)
}

c 版本：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int main() {
    printf("started\n");

    int32_t n = 1024 * 32;

    int32_t* a = malloc(sizeof(int32_t) * n);
    int32_t* b = malloc(sizeof(int32_t) * n);

    for(int32_t i = 0; i < n; ++i) {
        a[i] =  i;
        b[i] = -i;
    }

    int32_t r = 10;
    int32_t sum = 0;

    for(int32_t it = 0; it < r; ++it) {
        for(int32_t i = 0; i < n; ++i) {
            for(int32_t j = 0; j < n; ++j) {
                sum += (a[i] + b[j]) * (it + 1);
            }
        }
    }
    printf("n = %d, r = %d, sum = %d\n", n, r, sum);

    free(a);
    free(b);
}

更新：

• 依照建議使用 range，可以將 go 速度提高 2 倍。
• 另一方面，在我的測試中，-march=native 將 c 速度提高了 2 倍。 （並且-mno-sse給出編譯錯誤，顯然與-o3不相容）
• gccgo 在這裡看起來與 gcc 相當（並且不需要 range）

解決方法

看看C 程式與Go 程式的組譯程式輸出，至少在我使用的Go 和GCC 版本（分別為1.19.6 和12.2.0）上，最直接和明顯的區別是GCC自動向量化C 程序，而Go 編譯器似乎無法做到這一點。

這也很好地解釋了為什麼您會看到效能提高了四倍，因為 GCC 在不針對特定架構時使用 SSE 而不是 AVX，這意味著 32 位元標量指令寬度是四倍運作。事實上，新增 -march=native 為我帶來了兩倍的效能提升，因為這使得 GCC 在我的 CPU 上輸出 AVX 程式碼。

我對 Go 還不夠熟悉，無法告訴你 Go 編譯器是否本質上無法進行自動向量化，或者是否只是這個特定的程式由於某種原因導致它出錯，但這似乎是根本原因.

以上是在這個數組存取微基準測試中（相對於 GCC），Go 的效能損失了 4 倍，是什麼原因造成的？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！