constexpr vs重复函数调用性能

Question

我正在测试下面的代码来检查constexpr的性能。对于第一次迭代，结果如预期。但是对于下一次迭代，正常的函数调用有时会优于constexpr。我在这里错过了什么？我希望constexpr呼吁在任何情况下都更好。在第一次迭代之后，正常函数所花费的时间也减少。如何解释这种行为？

你可以看到代码结果here

编辑：如果我取消注释以下代码中的行，为每次迭代提供不同的值，则结果仍然相似。你可以看到它的结果here

Edit2：我尝试了@geza更改并为第一个函数调用执行了3百万次操作，并使用3 Million + i执行第二个函数调用。我期待constexpr花费更少的时间（几乎与100时间相同）但是它花费的时间与非constexpr功能相同。结果link

#include <iostream>
#include <chrono>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

constexpr long long sum(const int* n){
    long long sum = 0;
    for(int i = 1; i <= *n; i++){
        sum += i;
    }
    return sum;
}

long long sum(int*  n){
    cout<<"Calling sum\n";
    long long sum = 0;
    for(int i = 1; i <= *n; i++){
        sum += i;
    }
    return sum;
}


int main(void){
    const int* p;
    int a = 100;
    p = &a;

    int *p1;
    p1 = &a;

    for(int i = 0; i < 10; i++){

        /*
        int* p1;
        int b = 100 + i; //If I uncomment the lines here are remove the 
        p1 = &b;         //earlier p1 declaration. Still the results are similar
        */

        auto start = high_resolution_clock::now(); 
        cout<<sum(p1)<<endl;
        auto stop = high_resolution_clock::now();
        cout<<"Time taken Non constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;

        start = high_resolution_clock::now(); 
        cout<<sum(p)<<endl;
        stop = high_resolution_clock::now();
        cout<<"Time taken constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;
    }
}

我的代码很简单，创建两个指针，一个是常量（p）而另一个不是（p1）。在用sum()调用p1时，没有constexpr的函数被调用，这可以通过打印“调用sum并且在使用p调用时看到，constexpr的函数被调用，可以看作没有打印。

结果

$ g ++ -o main * .cpp $主 打电话 5050 所用时间非constexpr：63 5050 constexpr所花费的时间：7 打电话 5050 所用时间非constexpr：5 5050 constexpr采取的时间：6 。 。 。 。 打电话 5050 所用时间非constexpr：2 5050 constexpr采取的时间：6 。 。 。 。 打电话 5050 所用时间非constexpr：2 5050 时间采用constexpr：2

Answer 1

我建议您启用优化，然后重新运行基准测试。 C ++，尤其是库，依赖于编译器优化来生成快速汇编代码。优化器可以剥离库抽象，然后发出更好的代码。

您链接的网站允许您更改编译器选项，只需添加-O2即可设置优化级别2并重新运行基准测试。

Answer 2

你的测量是错误的。你的时间包括打印到stdout。修改你的程序以正确测量时间（并从cout中删除sum）：

auto start = high_resolution_clock::now(); 
auto r = sum(p1);
auto stop = high_resolution_clock::now();
cout<<r<<endl;
cout<<"Time taken Non constexpr: "<<duration_cast<microseconds>(stop - start).count()<<endl;

您会注意到（几乎）所有情况下的时间都是0。

（对原始程序的解释：似乎第一次调用cout <<比其他调用花费更多时间。很可能cout会进行某种推迟初始化，这就是为什么第一次调用速度较慢。）

请注意，因为你没有在sum(const int *)上下文中调用constexpr，它将被用作“正常”函数调用，就像sum(int *)一样。