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1 void combine5(double data[], int length) 2 { 3 double sum = 0.0; 4 for (int i = 0; i<length; i++) 5 { 6 sum *= data[i]; 7 } 8 cout << sum << endl; 9 } 10 11 void combine6(double data[], int length) 12 { 13 double sum = 0.0; 14 int limit = length - 1; 15 int i; 16 for (i = 0; i<limit; i += 2) 17 { 18 sum = sum*data[i] * data[i + 1]; 19 } 20 for (; i<length; i++) 21 { 22 sum *= data[i]; 23 } 24 cout << sum << endl; 25 } 26 27 void combine7(double data[], int length) 28 { 29 double sum1 = 0.0, sum2 = 0.0; 30 int limit = length - 1; 31 int i; 32 for (i = 0; i<limit; i += 2) 33 { 34 sum1 *= data[i]; // 合并下标为偶数的值， 0按偶数算 35 sum2 *= data[i + 1]; // 合并下标为奇数的值 36 } 37 double sum = sum1*sum2; 38 for (; i<length; i++) 39 { 40 sum *= data[i]; 41 } 42 cout << sum << endl; 43 }
上面三个函数的功能是一样的，但是究其运行速度来说则不可同日语。为什么呢？
由于加法器和乘法器是完全流水线化的，这代表着他们可以一个时钟周期执行多条指令，参见我前面写的那一篇博文（优化的小细节）。减小代码之间的相关性，增加代码的并行性，可以大幅度增加代码的执行效率，做到把CPU的能力都逼出来的地步。
combine5只是做了一些简单的优化，combine6进行了循环展开，combine7既循环展开又多路并行。如果combine5运行时间是5,combine6的运行时间就会是2.5！ combine7的运行时间就会是1！没错就是这么霸道！IA32以后的指令集都支持如此优化，但是绝大多数编译器都不会帮你把代码改成这个样子，所以自己写是最好的了。如果加上SSE的话，会把CPU的能力榨干的=。= 嘎嘎 下面来说说原因，为什么循环展开多路并行就比随便写快呢？ 首先解释一个名词，叫关键路径，循环的效率主要取决于关键路径上的指令，循环的关键路径可以看成是贯穿整个循环的变量与计算，减少关键路径上的东西就等于加快了时间！那么循环展开就可以看成是减少了CPU走关键路径的次数，但是每次关键路径上的计算sum = sum*data[i]*data[i+1] 的相关性较大，两次乘法无法并行，因为第二次乘法必须等第一次乘法完毕才能执行。多路并行就可以解决这个问题，sum1 *= data[i]; sum2 *= data[i+1];这两个乘法互不依赖，完全可以并行，相当于只做了一次乘法，所以速度便大大加快了。
从上面的分析会发现，循环展开三次，三路并行会比上面的代码更快，以此类推，代码的优化效率必然会趋近于一个极限值。这个极限值就是CPU的吞吐量界限了，理论上讲就无法再优化了。