Почему эта программа Rust настолько медленная? Я что-то пропустил?
Я читал Минимальное расстояние в метрике Манхэттена и переписал авторскую "наивную" реализацию в Rust. Вариант С++:
#include <utility>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
std::pair<int, int> pointsA[1000001];
std::pair<int, int> pointsB[1000001];
int main() {
int n, t;
unsigned long long dist;
scanf("%d", &t);
while(t-->0) {
dist = 4000000000LL;
scanf("%d", &n);
for(int i = 0; i < n; i++) {
scanf("%d%d", &pointsA[i].first, &pointsA[i].second);
}
for(int i = 0; i < n; i++) {
scanf("%d%d", &pointsB[i].first, &pointsB[i].second);
}
for(int i = 0; i < n ;i++) {
for(int j = 0; j < n ; j++) {
if(abs(pointsA[i].first - pointsB[j].first) + abs(pointsA[i].second - pointsB[j].second) < dist)
dist = abs(pointsA[i].first - pointsB[j].first) + abs(pointsA[i].second - pointsB[j].second);
}
}
printf("%lld\n", dist);
}
}
Вариант ржавчины:
use std::io;
use std::io::BufReader;
use std::io::BufRead;
fn read_array(stdin: &mut BufReader<io::Stdin>, array_len: usize, points: &mut Vec<(i32, i32)>) {
let mut line = String::new();
for _ in 0..array_len {
line.clear();
stdin.read_line(&mut line).unwrap();
let mut item = line.split_whitespace();
let x = item.next().unwrap().parse().unwrap();
let y = item.next().unwrap().parse().unwrap();
points.push((x, y));
}
}
fn manhattan_dist(a: &(i32, i32), b: &(i32, i32)) -> u32 {
((a.0 - b.0).abs() + (a.1 - b.1).abs()) as u32
}
fn main() {
let mut line = String::new();
let mut stdin = BufReader::new(io::stdin());
stdin.read_line(&mut line).unwrap();
let n_iters = line.trim_right().parse::<usize>().unwrap();
let mut points_a = Vec::with_capacity(10000);
let mut points_b = Vec::with_capacity(10000);
for _ in 0..n_iters {
line.clear();
stdin.read_line(&mut line).unwrap();
let set_len = line.trim_right().parse::<usize>().unwrap();
points_a.clear();
points_b.clear();
read_array(&mut stdin, set_len, &mut points_a);
read_array(&mut stdin, set_len, &mut points_b);
let mut dist = u32::max_value();
for i in points_a.iter() {
for j in points_b.iter() {
dist = std::cmp::min(manhattan_dist(i, j), dist);
}
}
println!("{}", dist);
}
}
Затем я сгенерировал данные с помощью Python script:
import random
ITER = 100
N = 10000
MAX_INT = 1000000
print("%d" % ITER)
for _ in range(0, ITER):
print("%d" % N)
for _ in range(0, N):
print(random.randrange(-MAX_INT, MAX_INT + 1), random.randrange(1, MAX_INT + 1))
for _ in range(0, N):
print(random.randrange(-MAX_INT, MAX_INT + 1), random.randrange(-MAX_INT, 0))
И скомпилировал оба варианта с g++ -Ofast -march=native
и rustc -C opt-level=3
соответственно. Сроки:
С++
real 0m7.789s
user 0m7.760s
sys 0m0.020s
Ржавчина
real 0m28.589s
user 0m28.570s
sys 0m0.010s
Почему мой код Rust в четыре раза медленнее, чем вариант С++? Я использую Rust 1.12.0-beta.1.
Я добавил измерения времени:
let now = SystemTime::now();
line.clear();
stdin.read_line(&mut line).unwrap();
let set_len = line.trim_right().parse::<usize>().unwrap();
points_a.clear();
points_b.clear();
read_array(&mut stdin, set_len, &mut points_a);
read_array(&mut stdin, set_len, &mut points_b);
io_time += now.elapsed().unwrap();
let now = SystemTime::now();
let mut dist = u32::max_value();
for i in points_a.iter() {
for j in points_b.iter() {
dist = std::cmp::min(manhattan_dist(i, j), dist);
}
}
calc_time += now.elapsed().unwrap();
И writeln!(&mut std::io::stderr(), "io_time: {}, calc_time: {}", io_time.as_secs(), calc_time.as_secs()).unwrap();
печатает io_time: 0, calc_time: 27
.
Я пробовал ночной rustc 1.13.0-nightly (e9bc1bac8 2016-08-24)
:
$ time ./test_rust < data.txt > test3_res
io_time: 0, calc_time: 19
real 0m19.592s
user 0m19.560s
sys 0m0.020s
$ time ./test1 < data.txt > test1_res
real 0m7.797s
user 0m7.780s
sys 0m0.010s
Таким образом, сейчас это ~ 2.7x разница на Core i7.
Ответы
Ответ 1
Разница, конечно, -march=native
... вид. Rust имеет это через -C target_cpu=native
, но это не дает того же преимущества скорости. Это связано с тем, что LLVM не хочет векторизовать в этом контексте, тогда как GCC. Вы можете заметить, что с помощью Clang компилятор С++, который также использует LLVM, также производит относительно медленный код.
Чтобы стимулировать LLVM к векторизации, вы можете переместить основной цикл в отдельную функцию. Кроме того, вы можете использовать локальный блок. Если вы аккуратно напишите код
let dist = {
let mut dist = i32::max_value();
for &(a, b) in &points_a[..n] {
for &(c, d) in &points_b[..n] {
dist = std::cmp::min(((a - c).abs() + (b - d).abs()), dist);
}
}
dist
} as u32;
разница между Rust и С++ тогда почти пренебрежимо мала (~ 4%).
Ответ 2
Подавляющее большинство производительности, которые вы видите на С++, связано с флагом -march=native
.
Этот флаг не является эквивалентным знаком Rust --release
. Он использует инструкции CPU, специфичные для процессора, на котором он скомпилирован, поэтому математика, в частности, будет быстрее.
Удаление этого флага ставит код С++ через 19 секунд.
Тогда существует небезопасность, присутствующая в коде С++. Ни один вход не установлен. Код Rust проверяет его, вы используете .unwrap()
- unwrap
имеет стоимость исполнения, есть утверждение, затем код, необходимый для размотки и т.д.
Используя if let
вместо raw unwrap
s или игнорируя результаты, где это возможно, снова возвращает код Rust.
Ржавчина: 22 секунды
С++: 19 секунд
Где идут 3 секунды? Немного поиграть заставляет меня поверить в это println!
vs. printf
, но у меня нет жестких чисел для кода на С++. Я могу сказать, что код Rust падает до 13 секунд, когда я выполняю печать за пределами эталона.
TL;DR: ваши флагов компилятора различны, а ваш код на С++ не безопасен.
Ответ 3
Я не вижу разницы во времени выполнения. На моей машине
С++:
real 0m19.672s
user 0m19.636s
sys 0m0.060s
Ржавчина:
real 0m19.047s
user 0m19.028s
sys 0m0.040s
Я скомпилировал код Rust с помощью rustc -O test.rs -o ./test
и кода С++ с помощью g++ -Ofast test.cpp -o test
.
Я запускаю Ubuntu 16.04 с ядром Linux 4.6.3-040603-generic. На ноутбуке, на котором я работал, есть процессор Intel Core i5-6200U и 8 ГБ оперативной памяти, ничего особенного.