基于perf的C++中的inline与函数对象性能差异分析

 

 

相关命令和工具

（1）nm a.out|grep compare

（2）g++ -O2 -Winline main.cpp

Winline对含有inline关键字的而没有进行inline进行警告

（3）perf

 

• 统计基准程序：

（1）通过随机生成16M个整数，进行排序，统计排序所需要要的时间，

（2）基于Linux平台，GCC，参数选项O2级优化

g++ -O2 main.cpp

程序如下：

#include <stdlib.h>
#include <vector>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/timeb.h>
inline bool compare(int a, int b)
{
    return a < b;
}

struct Functor {
    bool operator()(int a, int b) const {
        return a < b;
    }
};
int main(int argc,char*argv[])
{
    std::vector<int> vec1;
    std::vector<int> vec2;
    size_t count = 16*1024*1024;
    vec1.reserve(count);
    vec2.reserve(count);
    srand(0XDeadBeaf);


    long long t1=0;
    long long t2=0;
    //for(int j=0;j<16;j++)
    {
        vec1.clear();
        vec2.clear();
        for(size_t i=0;i<count;i++)
        {
            int rd = rand();
            vec1.push_back(rd);
            vec2.push_back(rd);
        }
        clock_t t2_start=clock();
        std::sort(vec2.begin(), vec2.end(), Functor());
        clock_t t2_end = clock();

        clock_t t1_start=clock();
        std::sort(vec1.begin(), vec1.end(), compare);
        clock_t t1_end=clock();
        t1 += t1_end-t1_start;
        t2 += t2_end-t2_start;
    }
    printf("1 cost:%d\n2 cost:%d\n",(t1)/(CLOCKS_PER_SEC/1000),(t2)/(CLOCKS_PER_SEC/1000));
    getchar();
    return 0;
}

 

 

• 统计结果

1 cost:4090

2 cost:3030

 

1为使用内联函数方式，2为Functor方式

 

• 基于perf程序性能分析

统计使用方式如下：

（1）统计性能到文件中（其余参数，man perf，这里都忽略）

$>perf record ./a.out

（2）显示分析报告

$>perf report

 

基于该统计结果进行分析如下：

 

• 使用函数compare方式

   0.65 :          401209:       callq  *%rbx                                                                                                                             a
    4.03 :          40120b:       test   %al,%al                                                                                                                           a
    0.00 :          40120d:       lea    0x4(%r12),%rdx                                                                                                                    a
    0.00 :          401212:       jne    401200 <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, bool (*)(int`
    7.04 :          401214:       mov    0x8(%rsp),%r15                                                                                                                    a
    7.36 :          401219:       sub    $0x4,%r15                                                                                                                         a
    0.71 :          40121d:       nopl   (%rax)                                                                                                                            a
    9.30 :          401220:       mov    %r15,0x8(%rsp)                                                                                                                    a
   14.59 :          401225:       mov    (%r15),%esi                                                                                                                       a
    3.03 :          401228:       sub    $0x4,%r15                                                                                                                         a
    0.00 :          40122c:       mov    0x4(%rsp),%edi                                                                                                                    a
    1.97 :          401230:       callq  *%rbx                                                                                                                             a
    5.10 :          401232:       test   %al,%al                                                                                                                           a
    0.00 :          401234:       jne    401220 <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, bool (*)(inta
    7.88 :          401236:       cmp    0x8(%rsp),%r12                                                                                                                    a
    0.00 :          40123b:       jae    401255 <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, bool (*)(inta
    9.52 :          40123d:       mov    0x8(%rsp),%rcx   

 

• Functor方式

   11.71 :          400e50:       add    $0x4,%r13                                                                                                                         a
    4.69 :          400e54:       mov    0x0(%r13),%edx                                                                                                                    a
    8.13 :          400e58:       cmp    %edx,%edi                                                                                                                         a
    0.00 :          400e5a:       jg     400e50 <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, Functor>(__ga
    9.77 :          400e5c:       cmp    %ecx,%edi                                                                                                                         a
    5.07 :          400e5e:       lea    -0x4(%rax),%r8                                                                                                                    `
    0.92 :          400e62:       jge    400e7d <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, Functor>(__ga
    4.31 :          400e64:       sub    $0x8,%rax                                                                                                                         a
    1.95 :          400e68:       nopl   0x0(%rax,%rax,1)                                                                                                                  a
    9.50 :          400e70:       mov    (%rax),%ecx                                                                                                                       a
   10.15 :          400e72:       mov    %rax,%r8                                                                                                                          a
    0.04 :          400e75:       sub    $0x4,%rax                                                                                                                         a
    0.08 :          400e79:       cmp    %ecx,%edi                                                                                                                         a
    0.00 :          400e7b:       jl     400e70 <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, Functor>(__ga
   11.06 :          400e7d:       cmp    %r13,%r8                                                                                                                          a
    5.04 :          400e80:       jbe    400e9e <void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, Functor>(__ga
    4.01 :          400e82:       mov    %ecx,0x0(%r13)                                                                                                                    a
    6.98 :          400e86:       add    $0x4,%r13                                                                                                                         a
    0.04 :          400e8a:       mov    %edx,(%r8)                                                                                                                        a
    3.01 :          400e8d:       mov    -0x4(%r8),%ecx                                                                                                                    a
    0.57 :          400e91:       mov    0x0(%r13),%edx 

 

 

• 总耗时概览

 41.09%  a.out  a.out              [.] void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, bool (*)(int, int)>(__`
 34.57%  a.out  a.out              [.] void std::__introsort_loop<__gnu_cxx::__normal_iterator<int*, std::vector<int, std::allocator<int> > >, long, Functor>(__gnu_cxx::__a
 12.15%  a.out  a.out              [.] main                                                                                                                                a
  7.64%  a.out  a.out              [.] compare(int, int)  

 

对比1,2，红色部分；可以看出，在std:sort中，compare并不能被内联，虽然已经声明为内联。

callq %rbx即为调用compare函数，因此，造成了性能影响。

 

• 结论：

（1）Functor函数对象比内联函数，在std::sort这种复杂的函数中（存在递归，循环），效率更高。

（2）内联，由编译器决定，通常不影响性能