G++ optimisation au-delà de-O3 / - Ofast

la plupart des réponses suggèrent des solutions alternatives, comme des compilateurs différents ou des bibliothèques externes, qui apporteraient très probablement beaucoup de travail de réécriture ou d'intégration. Je vais essayer de m'en tenir à ce que la question demande, et me concentrer sur ce qui peut être fait avec GCC seul, en activant les options de compilateur ou en faisant des changements minimes au code, comme demandé par L'OP. Ce n'est pas une réponse "vous devez faire ceci", mais plutôt une collection de modifications de GCC qui ont bien fonctionné pour moi et que vous pouvez essayez si elles sont pertinentes dans votre contexte particulier.

Avertissements relatifs à la question d'origine

avant d'entrer dans les détails, un petit avertissement concernant la question, typiquement pour les gens qui vont venir, lire la question et dire "L'OP optimise au-delà de O3, je devrais utiliser les mêmes drapeaux que lui!".

• -march=native permet l'utilisation de instructions spécifiques à un CPU donné architecture, et qui ne sont pas forcément disponibles sur une architecture différente. Le programme peut ne pas fonctionner du tout s'il est exécuté sur un système avec un CPU différent, ou être significativement plus lent (car cela permet aussi mtune=native), donc être conscient de cela, si vous décidez de l'utiliser. Plus d'information ici.
• -Ofast, comme vous l'avez indiqué, permet à certains non conforme à la norme optimisations, il doit donc être utilisé avec prudence. Plus d'informations ici.

autres drapeaux GCC à essayer

les détails des différents drapeaux sont listés ici.

• -Ofast permet -ffast-math, qui à son tour permet -fno-math-errno,-funsafe-math-optimizations,-ffinite-math-only,-fno-rounding-math,-fno-signaling-nans et -fcx-limited-range. Vous pouvez aller encore plus loin optimisation du calcul en virgule flottante en ajoutant sélectivement drapeaux-fno-signed-zeros,-fno-trapping-math et pour les autres. Ces ne sont pas inclus dans -Ofast et peut donner quelques augmentations de performance supplémentaires sur les calculs, mais vous devez vérifier si elles vous profitent réellement et ne cassent pas des calculs.
• GCC dispose également d'une grande quantité de autres indicateurs d'optimisation qui ne sont pas activées par les options "-O". Ils sont listés comme "options expérimentales qui peuvent produire du code brisé", donc encore une fois, ils doivent être utilisés avec prudence, et leurs effets vérifiés à la fois par des tests pour l'exactitude et de l'analyse comparative. Néanmoins, j'utilise souvent -frename-registers, cette option n'a jamais produit de résultats indésirables pour moi et tend à donner une notable augmentation des performances (ie. peut être mesurée lors de l'analyse comparative). C'est le type de drapeau qui est très dépendante de votre processeur. -funroll-loops donne aussi parfois de bons résultats (et implique aussi -frename-registers), mais il dépend de votre code.

PGO

GCC a Optimisations Guidées Par Les Profils fonctionnalités. Il n'y a pas beaucoup de documentation précise de GCC à ce sujet, mais néanmoins le faire fonctionner est assez simple.

• compilez d'abord votre programme avec -fprofile-generate.
• lancez le programme (le temps d'exécution sera beaucoup plus lent car le code génère également des informations de profil .gcda fichiers).
• recompiler le programme avec -fprofile-use. Si votre application est multi-thread également ajouter le -fprofile-correction drapeau.

PGO avec GCC peut donner des résultats étonnants et vraiment augmenter considérablement la performance (j'ai vu une augmentation de 15-20% de la vitesse sur l'un des projets sur lesquels je travaillais récemment). De toute évidence, le problème ici est d'en avoir données suffisamment représentatives de l'exécution de votre application, qui n'est pas toujours disponible ou facile à obtenir.

mode parallèle de GCC

CCG features a Mode Parallèle, qui a d'abord été publié au moment où le compilateur GCC 4.2.

en gros, il vous fournit implémentations parallèles de plusieurs algorithmes dans la bibliothèque Standard C++. Pour activer globalement, vous avez juste à ajouter le -fopenmp et -D_GLIBCXX_PARALLEL drapeaux sur le compilateur. Vous pouvez également activer sélectivement chaque algorithme si nécessaire, mais cela nécessitera quelques modifications mineures du code.

Tous les des informations sur ce mode parallèle peuvent être trouvées ici.

si vous utilisez fréquemment ces algorithmes sur de grandes structures de données, et que vous disposez de nombreux contextes de threads matériels, ces implémentations parallèles peuvent donner un énorme coup de pouce aux performances. Je n'ai utilisé que la mise en œuvre parallèle de sort jusqu'à présent, mais pour donner une idée, j'ai réussi à réduire le temps pour le tri de 14 à 4 secondes dans une de mes applications (environnement de test: vecteur de 100 des millions d'objets avec la fonction de comparaison personnalisée et 8 machines de noyaux).

astuces

Contrairement aux sections précédentes, cette partie fait besoin de quelques petits changements dans le code. Ils sont aussi spécifiques à GCC (certains d'entre eux fonctionnent sur Clang), donc les macros de temps de compilation doivent être utilisées pour garder le code portable sur d'autres compilateurs. Cette section contient quelques techniques plus avancées, et ne devrait pas être utilisé si vous n'avez pas compréhension de ce qui se passe au niveau de l'Assemblée. Notez également que les processeurs et compilateurs sont assez intelligents de nos jours, il peut donc être difficile d'obtenir tout avantage notable des fonctions décrites ici.

• GCC objets internes, qui sont énumérés ici. Des constructions comme __builtin_expect peut aider le compilateur à faire de meilleures optimisations en lui fournissant branche de prédiction informations. Autres constructions telles que __builtin_prefetch apporte des données dans un cache avant il est accessible et peut aider à réduire cache.
• attributs de fonction, qui sont listés ici. En particulier, vous devriez regarder dans le hot et cold attributs; le premier indiquera au compilateur que la fonction est un hotspot du programme et d'optimiser la fonction de manière plus agressive et de la placer dans une sous-section spéciale de la section texte, pour une meilleure localisation; la dernière optimisera la fonction pour la taille et le placer dans un autre paragraphe de la section de texte.

j'espère que cette réponse sera utile pour certains développeurs, et je serai heureux d'examiner si des modifications ou des suggestions.