C++ 当使用g++；5.3.1使用g+编译的相同程序+；4.8.4，同一命令

最近，我开始在g++5.3.1中使用Ubuntu 16.04，并检查我的程序运行速度是否慢了3倍。 在此之前，我使用过Ubuntu 14.04、g++4.8.4。 我使用相同的命令构建它：

CFLAGS=-std=c++11-Wall-O3

我的程序包含循环，充满了数学调用（sin、cos、exp）。 你可以找到它

我曾尝试使用不同的优化标志（O0、O1、O2、O3、Ofast）进行编译，但在所有情况下，问题都会重现（Ofast两种变体的运行速度更快，但第一种运行速度仍然慢3倍）

在我的程序中，我使用了

libtinyxml-dev

，

libgslcblas

。但它们在这两种情况下都有相同的版本，并且在性能方面（根据代码和callgrind评测）在程序中没有任何重要作用

我已经进行了分析，但它没有告诉我为什么会发生这种情况。 . 我只注意到现在程序使用的是

libm-2.23

，而Ubuntu 14.04使用的是

libm-2.19

我的处理器是i7-5820，哈斯韦尔

我不知道为什么它会变慢。你有什么想法吗

请注意，您可以找到最耗时的功能：

void InclinedSum::prepare3D()
{
double buf1, buf2;
double sum_prev1 = 0.0, sum_prev2 = 0.0;
int break_idx1, break_idx2; 
int arr_idx;

for(int seg_idx = 0; seg_idx < props->K; seg_idx++)
{
    const Point& r = well->segs[seg_idx].r_bhp;

    for(int k = 0; k < props->K; k++)
    {
        arr_idx = seg_idx * props->K + k;
        F[arr_idx] = 0.0;

        break_idx2 = 0;

        for(int m = 1; m <= props->M; m++)
        {
            break_idx1 = 0;

            for(int l = 1; l <= props->L; l++)
            {
                buf1 = ((cos(M_PI * (double)(m) * well->segs[k].r1.x / props->sizes.x - M_PI * (double)(l) * well->segs[k].r1.z / props->sizes.z) -
                            cos(M_PI * (double)(m) * well->segs[k].r2.x / props->sizes.x - M_PI * (double)(l) * well->segs[k].r2.z / props->sizes.z)) /
                        ( M_PI * (double)(m) * tan(props->alpha) / props->sizes.x + M_PI * (double)(l) / props->sizes.z ) + 
                            (cos(M_PI * (double)(m) * well->segs[k].r1.x / props->sizes.x + M_PI * (double)(l) * well->segs[k].r1.z / props->sizes.z) -
                            cos(M_PI * (double)(m) * well->segs[k].r2.x / props->sizes.x + M_PI * (double)(l) * well->segs[k].r2.z / props->sizes.z)) /
                        ( M_PI * (double)(m) * tan(props->alpha) / props->sizes.x - M_PI * (double)(l) / props->sizes.z )
                            ) / 2.0;

                buf2 = sqrt((double)(m) * (double)(m) / props->sizes.x / props->sizes.x + (double)(l) * (double)(l) / props->sizes.z / props->sizes.z);

                for(int i = -props->I; i <= props->I; i++)
                {   

                    F[arr_idx] += buf1 / well->segs[k].length / buf2 *
                        ( exp(-M_PI * buf2 * fabs(r.y - props->r1.y + 2.0 * (double)(i) * props->sizes.y)) - 
                        exp(-M_PI * buf2 * fabs(r.y + props->r1.y + 2.0 * (double)(i) * props->sizes.y)) ) *
                        sin(M_PI * (double)(m) * r.x / props->sizes.x) * 
                        cos(M_PI * (double)(l) * r.z / props->sizes.z);
                }

                if( fabs(F[arr_idx] - sum_prev1) > F[arr_idx] * EQUALITY_TOLERANCE )
                {
                    sum_prev1 = F[arr_idx];
                    break_idx1 = 0;
                } else
                    break_idx1++;

                if(break_idx1 > 1)
                {
                    //std::cout << "l=" << l << std::endl;
                    break;
                }
            }

            if( fabs(F[arr_idx] - sum_prev2) > F[arr_idx] * EQUALITY_TOLERANCE )
            {
                sum_prev2 = F[arr_idx];
                break_idx2 = 0;
            } else
                break_idx2++;

            if(break_idx2 > 1)
            {
                std::cout << "m=" << m << std::endl;
                break;
            }
        }
    }
}
}

使用其他优化标志不会更改比率

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我怎样才能理解是谁，gcc还是libc，减慢了程序的速度？

要获得真正准确的答案，您可能需要一名libm维护人员来查看您的问题。不过，这是我的初稿，如果我找到其他东西，我会把它添加到这个答案中

首先，看看GCC生成的asm，介于和之间。只有4个区别：

• 在开始时，对于相同的寄存器，

  xorpd

  被转换为

  pxor

• a

  px或xmm1，xmm1

  在从int转换为double之前添加（

  cvtsi2sd

  ）
• 在转换之前移动了

  movsd

• 添加（

  addsd

  ）在比较（

  ucomisd

  ）之前移动

所有这些可能都不足以降低性能。拥有一个优秀的分析器（比如英特尔）可能会更具说服力，但我无法使用

现在，对sin有一个依赖关系，让我们看看发生了什么变化。问题是首先要确定你使用的是什么平台。。。glibc的

sysdeps

中有17个不同的子文件夹（其中定义了sin），因此我选择了

x86_64

一个

首先，处理器功能的处理方式发生了变化，例如，2.19中用于检查FMA/AVX的glibc/sysdeps/x86_64/fpu/multiarch/s_sin.c，但在2.23中是在外部完成的。可能存在未正确报告功能的错误，导致未使用FMA或AVX。然而，我认为这个假设不太可信

其次，在

../x86_64/fpu/s_sinf.s

中，唯一的修改（版权更新除外）更改堆栈偏移量，将其对齐到16字节；同上。我不确定这是否会带来巨大的变化

然而，2.23为数学函数的矢量化版本添加了很多源代码，有些使用AVX512，您的处理器可能不支持AVX512，因为它确实是新的。也许libm会尝试使用这样的扩展，但既然您没有这些扩展，那个么可以使用通用版本吗

编辑：我尝试用GCC4.8.5编译它，但为了它，我需要重新编译glibc-2.19。目前我无法链接，因为：

/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): in function « __cos »:
(.text+0x3542): undefined reference to « _dl_x86_cpu_features »
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): in function « __sin »:
(.text+0x3572): undefined reference to « _dl_x86_cpu_features »

---

我将尝试解决这个问题，但事先请注意，这个符号很可能负责根据处理器选择正确的优化版本，这可能是性能影响的一部分。

这是glibc中的一个bug，影响2.23版（在Ubuntu 16.04中使用）和2.24的早期版本（例如，Fedora和Debian已经包括不再受影响的修补版本，Ubuntu 16.10和17.04还没有）

增长放缓源于SSE到AVX寄存器的过渡惩罚。请参见此处的glibc错误报告：

Oleg Strikov在他的Ubuntu bug报告中写了一个相当广泛的分析：

---

没有补丁，有各种可能的解决方法：您可以静态编译问题（即添加

-static

），也可以通过在程序执行期间设置环境变量

LD\u BIND\u NOW

来禁用延迟绑定。同样，上面的错误报告中有更多详细信息。

我怀疑这是libm本身（它实现了那些数学函数——是的，它们不是内联的）你看了生成的程序集输出了吗？另外，你确定这个函数没有错误，即没有未定义的行为吗？你有数组或类似数组的类型（比如

F

，如果你问我的话，这是个坏名字），您正在使用未检查的索引访问它们，以查看它们是否在边界内。如果程序集输出相同或大致相等，请检查函数本身，因为UB可能会做奇怪的事情。@orbitcowboy，不，我还没有查看asm列表。源代码列表和主要计算。我发现了两个内存泄漏，但它不会影响程序的性能。事实上，我错过了两次删除。之后我有。这与问题无关！

g++ -std=c++11 -O3 main.cpp -o sum

/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): in function « __cos »:
(.text+0x3542): undefined reference to « _dl_x86_cpu_features »
/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a(s_sin.o): in function « __sin »:
(.text+0x3572): undefined reference to « _dl_x86_cpu_features »