C 涉及sin（）的两个非常相似的函数表现出截然不同的性能——为什么？

考虑以下两个程序，它们以两种不同的方式执行相同的计算：

// v1.c
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main(void) {
   int i, j;
   int nbr_values = 8192;
   int n_iter = 100000;
   float x;
   for (j = 0; j < nbr_values; j++) {
      x = 1;
      for (i = 0; i < n_iter; i++)
         x = sin(x);
   }
   printf("%f\n", x);
   return 0;
}

对于

v2

：

        movl    $100000, %r14d
        .align 4
L8:
        xorl    %ebx, %ebx
        .align 4
L9:
        movss   (%r12,%rbx), %xmm0
        call    _sinf
        movss   %xmm0, (%r12,%rbx)
        addq    $4, %rbx
        cmpq    $32768, %rbx
        jne     L9
        subl    $1, %r14d
        jne     L8

---

同时忽略循环结构，只考虑调用

sin

的顺序<代码>v1执行以下操作：

x <-- sin(x)
x <-- sin(x)
x <-- sin(x)
...

x[0] <-- sin(x[0])
x[1] <-- sin(x[1])
x[2] <-- sin(x[2])
...

请注意，对

sin

的每个调用都不依赖于上一个调用。实际上，对

sin

的调用都是独立的，处理器可以在必要的寄存器和ALU资源可用时（无需等待上一次计算完成）立即开始对每一个进行调用。因此，所需时间是sin函数吞吐量的函数，而不是延迟，因此

v2

可以在更短的时间内完成

---

---

我还应该注意到，DeadMG是正确的，即

v1

和

v2

在形式上是等价的，在一个完美的世界中，编译器会将它们优化为一个包含100000次

sin

求值的单链（或者在编译时简单地求值）。不幸的是，我们生活在一个不完美的世界。

在第一个例子中，它运行100000个罪恶循环，8192次

在第二个示例中，它运行8192个sin循环，100000次

除此之外，以不同的方式存储结果，我看不出有任何区别

---

然而，在第二种情况下，每个循环的输入都在改变，这才是区别所在。所以我怀疑，在循环中的特定时间，sin值会变得更容易计算。这会带来很大的不同。计算sin并不完全是一件小事，它是一系列循环计算，直到达到退出条件为止

尝试使用

double

而不是

float

@BasileStarynkevitch:

double

没有任何区别。在第二个代码中，可能是因为所有j>=1的所有x[j]=sin（x[j]）在初始sin calc之后都将与x[0]相同吗？因此，整个内部循环可以抛出并替换为一个sin calc和一个fill？（这里只是猜测）。第一个循环在每次内部循环迭代中计算一个依赖于值的sin，第二个代码段没有这样的限制。@NPE我认为数据依赖性可能是完整的解释。你怎么会认为还有别的原因？由于第二个版本中的数据“独立性”，处理器可以在计算前一个值的同时预加载下一个值进行计算，等等。我不擅长CPU架构，但由于今天的处理器管道相当长，我认为这是合理的，这实际上说明了性能差异。@ NPE我相信Stephen Canon自己是x86架构的专家。

x

的值在v1中是一个循环携带的依赖项。@StephenCanon:OSX Libm是否仍在使用我的

sin

实现？@EricPostpischil:确实如此。更重要的是，FSIN通常给出错误的结果。它不能进行参数缩减。@R..：是的，也是这样；我把“use FSIN”作为“use FPREM1+FSIN”的简写（虽然不能无限减少pi，但至少可以做些什么）。为什么要进行否决票？我真的不喜欢没有对否决票的评论的情况下进行否决票-我想知道错在哪里…我没有否决票，但值得注意的是，两个程序计算的值完全相同，只是顺序不同。

x <-- sin(x)
x <-- sin(x)
x <-- sin(x)
...

x[0] <-- sin(x[0])
x[1] <-- sin(x[1])
x[2] <-- sin(x[2])
...