为什么C++中的static\u for实现比常规的“for”循环慢

我实现了 static_for 类来利用编译器的效率,但效率方面的结果根本不是我所期望的。

课程如下:

namespace std{
template <int First, int Last>
class static_for
{
public:
    template <typename Lambda>
    static inline constexpr void apply(Lambda const& f)
    {
        if (First < Last)
        {
            f(std::integral_constant<int, First>{});
            static_for<First + 1, Last>::apply(f);
        }
    }
};
template <int N>
class static_for<N, N>
{
public:
    template <typename Lambda>
    static inline constexpr void apply(Lambda const& f) { f(std::integral_constant<int, N>{}); }
};
}

为了测试这是否真的更有效,我计算了随机生成的双精度向量的平均值和标准差(实际上是方差,但这不是文章的重点):

std::vector<double> t;
std::vector<double> t1;
std::vector<double> t2;

std::srand((unsigned)time(NULL));
for (int i = 0; i < 10000000; ++i) {
    int b = std::rand() % 20 + 1;
    t.push_back(b);
}

//Static-for
for (int i = 0; i < 9000000; ++i)
{
    double N = 0;
    double avg = 0;
    double sd = 0;
    std::static_for<0, 1000>::apply([&](auto j)
    {
        avg += t[i + j.value];
        sd += t[i + j.value] * t[i + j.value];
        ++N;
    });
    avg /= N;
    sd /= N;
    sd -= avg * avg;
    t1.push_back(sd);
}

//Dynamic-for
for (int i = 0; i < 9000000; ++i)
{
    double N = 0;
    double avg = 0;
    double sd = 0;
    for (int j = 0; j <= 1000; ++j)
    {
        avg += t[i + j];
        sd += t[i + j] * t[i + j];
        ++N;
    }
    avg /= N;
    sd /= N;
    sd -= avg * avg;
    t2.push_back(sd);
}

注意:如果1000产生了模板深度问题,您可以将其更改为较低的数字,因为这不是这里的重点。

我希望第一块的执行速度比第二块快,但事实并非如此。我认为编译器正在强制对每个单独的 static_for<X,Y>::apply 而不是将代码内联。

我正在使用Visual C++2017。所以

1. 我如何确认我的假设,即代码没有被内联;
2. 如何修复此问题?

添加ASM代码:

因此,查看ASM(约147k行),我发现以下内容:

; 第19行 jmp$apply@V@@@?$static\u for@$00$0DOI@@std@@SAXAEBV@@@Z;std::static\u for<11000>::应用(<)&燃气轮机; ??$apply@V@@@?$static\u for@$0A@$0DOI@@std@@SAXAEBV@@@Z ENDP;std::static\u for<01000>::应用(<)&燃气轮机; _文本结尾

下次我看到这个的时候,它看起来是这样的:

; 第19行 mov rcx,r11 jmp$apply@V@@@?$@$0L@$0DOI@@std@@SAXAEBV@@@Z的静态\u;std::static\u for<111000>::应用(<)&燃气轮机; ??$apply@V@@@?$static\u for@$00$0DOI@@std@@SAXAEBV@@@Z ENDP;std::static\u for<11000>::应用(<)&燃气轮机; _文本结尾

请注意,它将移动到 static_for<11,1000> ,然后展开1到10。 然后是21,从11到20。等等,直到最后。 而且,一开始有一种孤独 static_for<0,1000> .

不确定这是否是了解情况的足够起点。请告诉我您还需要什么。