C++ 当移动一个函数及其'；如果将其实现为与主文件不同的文件（.hpp和.cpp），则性能会受到很大影响

在我的主文件（带有main函数的文件）中，我有另一个函数：

unsigned long generate_random_number()
{
    unsigned long y;
    static unsigned long mag01[2] = {0x0UL, MATRIX_A};

    // mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1
    if (mti >= N) // generate N words at one time
    { 
        int kk;
        if (mti == N+1)   // if init_genrand() has not been called
            init_genrand(5489UL); // a default initial seed is used

        for (kk=0;kk<N-M;kk++) {
            y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
            mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
        }
        for (;kk<N-1;kk++) {
            y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
            mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
        }
        y = (mt[N-1]&UPPER_MASK)|(mt[0]&LOWER_MASK);
        mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];

        mti = 0;
    }

    y = mt[mti++];
    // Tempering
    y ^= (y >> 11);
    y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
    y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
    y ^= (y >> 18);
    return y;
}

myprog.cpp的简化版本。case语句不在main中，而是在另一个函数中。该函数被调用N次，平均而言，stdev是通过套接字发送的

myprog.cpp

int main()
{
    switch(hurry_ind)
    {
        case 0: return generate_random_number() % 19;
        break;
        case 1: return generate_random_number() % 100;
        break;
        case 2: return generate_random_number() % 9;
        break;
        case 3: return generate_random_number() % 914;
        break;
        case 4: return generate_random_number() % 355;
        break;
        case 5: return generate_random_number() % 348;
        break;
        case 6: return generate_random_number() % 65;
        break;
    }
}

#ifdef SAME_COMPILATION_UNIT
#include "random.cpp"
#else
#include "random.hpp"
#endif

#include <iostream>
#include <chrono>

unsigned long calc(int hurry_ind)
{
  switch(hurry_ind)
  {
    case 0: return generate_random_number() % 19;
    case 1: return generate_random_number() % 100;
    case 2: return generate_random_number() % 9;
    case 3: return generate_random_number() % 914;
    case 4: return generate_random_number() % 355;
    case 5: return generate_random_number() % 348;
    case 6: return generate_random_number() % 65;
  }
  return 0;
}

int main(int argc, char** argv)
{
  int n = argc > 1 ? std::atol(argv[1]) : 0;
  int res = 0;
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    res += calc(i % 7);
  auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  std::chrono::duration<double> diff = end-start;
  std::cout << res << "(" << diff.count() << " s)\n";
}

---

当编译器在同一源文件（

翻译单元

）中看到两个函数时，它可以创建一个允许优化寄存器的实现

---

对被调用函数和调用函数的了解对于这种形式的优化至关重要。

如果在同一个编译单元中定义函数，编译器可以内联频繁调用的函数并进行一些积极的优化。最有可能的是，这就是所报道的经济放缓的原因

我使用clang和gcc测试了代码。Clang始终提供相同的生产效率（每2000000000个周期12.5275秒），因此我无法重现所描述的行为，但当我将函数标记为

内联时，gcc提供了显著的性能提升（每2000000000个周期8.31秒对10.42秒）。因此，您可以尝试在初始版本（相同的编译单元）中向函数添加
\uuuuuu属性（noinline））
。如果它降低了性能，那么根本原因就是内联

我使用的测试程序：

random.hpp

#pragma once
unsigned long generate_random_number();

random.cpp

#define N            17U
#define M            13U

#define MATRIX_A     0x9908B0DFUL
#define UPPER_MASK   0x80000000UL
#define LOWER_MASK   0x7FFFFFFFUL

static unsigned long mt [ N ];
static int           mti = N + 1;

void init_genrand ( unsigned long ulSeed )
{

  mt [ 0 ]= ulSeed & 0xFFFFFFFFUL;

  for ( mti = 1; mti < int(N); mti++ )
  {

    /* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier.   */
    /* In the previous versions, MSBs of the seed affect     */
    /* only MSBs of the array mt[].                          */
    /* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto               */

    mt [ mti ] = ( 1812433253UL * ( mt [ mti - 1 ] ^ ( mt [ mti - 1 ] >> 30 ) ) + mti );

    mt [ mti ] &= 0xFFFFFFFFUL;

    /* for >32 bit machines */
  }

}

#ifdef INLINE_THE_FUNCTION
inline
#endif
unsigned long generate_random_number()
{
  unsigned long y;
  static unsigned long mag01[2] = {0x0UL, MATRIX_A};

  // mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1
  if (mti >= int(N)) // generate N words at one time
  { 
    int kk;
    if (mti == N+1)   // if init_genrand() has not been called
      init_genrand(5489UL); // a default initial seed is used

    for (kk=0; kk<int(N-M); kk++) {
      y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
      mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
    }
    for (;kk<int(N-1); kk++) {
      y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
      mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
    }
    y = (mt[N-1]&UPPER_MASK)|(mt[0]&LOWER_MASK);
    mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];

    mti = 0;
  }

  y = mt[mti++];
  // Tempering
  y ^= (y >> 11);
  y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
  y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
  y ^= (y >> 18);
  return y;
}

你能告诉我们更多关于编译和链接标志，特别是优化标志，以及你的编译器是否运行LTO（gcc称之为链接时优化）的信息吗还是等效的？添加Makefile是否增加了4%真的是一个性能严重受损的实例？@TriskalJM它导致程序比我只在一个文件中写入所有内容的替代方案要长约2-3秒。我试图理解为什么以及如何让它恢复到原来的性能。此库将被多次使用，因此它将累积起来。它可能是必需的，您如何称呼它，因此您应该至少提供myprog.cpp的最小部分，足以重现该行为。我怀疑它将函数内联并进行了一些优化。使用
\uuuuuuu属性（（noinline））
尝试初始变量。它会影响性能吗？有没有办法提供编译器标志以便我可以模拟这种行为？尝试将
-flto
添加到clang命令行（这将启用“链接时间优化”）。
#ifdef SAME_COMPILATION_UNIT
#include "random.cpp"
#else
#include "random.hpp"
#endif

#include <iostream>
#include <chrono>

unsigned long calc(int hurry_ind)
{
  switch(hurry_ind)
  {
    case 0: return generate_random_number() % 19;
    case 1: return generate_random_number() % 100;
    case 2: return generate_random_number() % 9;
    case 3: return generate_random_number() % 914;
    case 4: return generate_random_number() % 355;
    case 5: return generate_random_number() % 348;
    case 6: return generate_random_number() % 65;
  }
  return 0;
}

int main(int argc, char** argv)
{
  int n = argc > 1 ? std::atol(argv[1]) : 0;
  int res = 0;
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    res += calc(i % 7);
  auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  std::chrono::duration<double> diff = end-start;
  std::cout << res << "(" << diff.count() << " s)\n";
}

clang++ -v
clang version 8.0.0 (tags/RELEASE_800/final)
Target: x86_64-w64-windows-gnu
Thread model: posix

gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=C:\GNU\msys64\mingw64\bin\gcc.exe
COLLECT_LTO_WRAPPER=C:/GNU/msys64/mingw64/bin/../lib/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.2.1/lto-wrapper.exe
Target: x86_64-w64-mingw32
Configured with: ../gcc-8-20181214/configure --prefix=/mingw64 --with-local-prefix=/mingw64/local --build=x86_64-w64-mingw32 --host=x86_64-w64-mingw32 --target=x86_64-w64-mingw32 --with-native-system-header-dir=/mingw64/x86_64-w64-mingw32/include --libexecdir=/mingw64/lib --enable-bootstrap --with-arch=x86-64 --with-tune=generic --enable-languages=ada,c,lto,c++,objc,obj-c++,fortran --enable-shared --enable-static --enable-libatomic --enable-threads=posix --enable-graphite --enable-fully-dynamic-string --enable-libstdcxx-filesystem-ts=yes --enable-libstdcxx-time=yes --disable-libstdcxx-pch --disable-libstdcxx-debug --disable-isl-version-check --enable-lto --enable-libgomp --disable-multilib --enable-checking=release --disable-rpath --disable-win32-registry --disable-nls --disable-werror --disable-symvers --with-libiconv --with-system-zlib --with-gmp=/mingw64 --with-mpfr=/mingw64 --with-mpc=/mingw64 --with-isl=/mingw64 --with-pkgversion='Rev1, Built by MSYS2 project' --with-bugurl=https://sourceforge.net/projects/msys2 --with-gnu-as --with-gnu-ld
Thread model: posix
gcc version 8.2.1 20181214 (Rev1, Built by MSYS2 project)