[c] 계산량이 많은 경우 Fortran을 C보다 최적화하는 것이 더 쉬운가요?

언어에는 비슷한 기능 세트가 있습니다. 성능 차이는 EQUIVALENCE 문을 사용하지 않는 한 포트란이 앨리어싱이 허용되지 않는다는 사실에서 비롯됩니다. 앨리어싱이있는 코드는 유효하지 않지만 Fortran은 아니지만 프로그래머가이 오류를 감지합니다. 따라서 포트란 컴파일러는 가능한 메모리 포인터의 앨리어싱을 무시하고보다 효율적인 코드를 생성 할 수 있습니다. C의이 작은 예를 살펴보십시오.

void transform (float *output, float const * input, float const * matrix, int *n)
{
    int i;
    for (i=0; i<*n; i++)
    {
        float x = input[i*2+0];
        float y = input[i*2+1];
        output[i*2+0] = matrix[0] * x + matrix[1] * y;
        output[i*2+1] = matrix[2] * x + matrix[3] * y;
    }
}

이 기능은 최적화 후 Fortran 기능보다 느리게 실행됩니다. 왜 그래? 출력 배열에 값을 쓰면 행렬 값을 변경할 수 있습니다. 결국, 포인터는 겹쳐 져서 동일한 메모리 덩어리 ( int포인터 포함 )를 가리킬 수 있습니다. C 컴파일러는 모든 계산을 위해 메모리에서 4 개의 행렬 값을 다시로드해야합니다.

Fortran에서 컴파일러는 매트릭스 값을 한 번로드하여 레지스터에 저장할 수 있습니다. Fortran 컴파일러는 포인터 / 배열이 메모리에서 겹치지 않는다고 가정하기 때문에 그렇게 할 수 있습니다.

다행히도이 restrict문제를 해결하기 위해 키워드 및 엄격 앨리어싱이 C99 표준에 도입되었습니다. 요즘 대부분의 C ++ 컴파일러에서도 잘 지원됩니다. 키워드를 사용하면 프로그래머가 포인터가 다른 포인터와 별명을 지정하지 않는다고 약속하는 힌트를 컴파일러에 제공 할 수 있습니다. 엄격한 앨리어싱 수단 프로그래머 약속 서로 다른 유형의 포인터 엔 절대 오버랩 예 A에 대한 double*의지하지 오버랩을 갖는 int*(즉, 특정의 예외 char*와 void*아무것도 겹칠 수있다).

당신이 그들을 사용하면 C와 포트란에서 같은 속도를 얻을 것이다. 그러나 restrict키워드를 성능에 중요한 기능으로 만 사용할 수 있다는 것은 C (및 C ++) 프로그램이 훨씬 안전하고 작성하기 쉽다는 것을 의미합니다. 예를 들어, CALL TRANSFORM(A(1, 30), A(2, 31), A(3, 32), 30)대부분의 Fortran 컴파일러는 경고없이 즐겁게 컴파일하지만 일부 컴파일러, 일부 하드웨어 및 일부 최적화 옵션에만 표시되는 버그를 유발 하는 잘못된 Fortran 코드 :를 고려하십시오 .

답변

matmul(a,b)

sqrt(sum(x**2))