Почему Golang быстрее, чем ANSI C, и как я могу оптимизировать свое решение?

Question

Я написал тесты, чтобы проверить, насколько быстро операторы могут обрабатываться Golang и ANSI C соответственно.Я пытался сохранить ту же схему общих решений.

Решение в ANSI C выглядит следующим образом;

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

void bench(void (*f)(int));
void if_func_1(int i);
void if_func_2(int i);
void if_func_3(int i);

int main() {
        bench(&if_func_1);
        bench(&if_func_2);
        bench(&if_func_3);

        return 0;
}

void bench(void (*f)(int)) {
        int i;
        struct timespec start, end;
        float delta_us;

        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &start);

        for (i = 2147483647; -2147483648 != i; i--) {
            (*f)(i);
        }

        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC_RAW, &end);
        delta_us = (end.tv_sec - start.tv_sec) * 1000000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec) * 0.001;
        printf("%.3fms\n", delta_us * 0.001);
}

void if_func_1(int i) {
    if (0 == i) {
        return;
    }

    if (1 == i) {
        return;
    }

    if (2 == i) {
        return;
    }

    if (3 == i) {
        return;
    }

    return;
}

void if_func_2(int i) {
    if (0 == i) {
        return;
    } else if (1 == i) {
        return;
    } else if (2 == i) {
        return;
    } else if (3 == i) {
        return;
    }

    return;
}

void if_func_3(int i) {
    if (0 == i || 1 == i || 2 == i || 3 == i) {
        return;
    }

    return;
}

Результаты были следующие:

~ time ./app.bin
20875.278ms
28766.584ms
16371.974ms
./app.bin  65.59s user 0.09s system 99% cpu 1:06.02 total

Как я и ожидал, if_func_3 был самым быстрым, поскольку в нем реализована другая логика.

В Golang мои решения следующие:

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

func main() {
    bench(if_func_1)
    bench(if_func_2)
    bench(if_func_3)
}

func bench(f func(int)) {
    var i int = 0

    start := time.Now();
    for i = 2147483647; -2147483648 != i; i-- {
        f(i)
    }

    elapsed := time.Since(start)
    fmt.Println(elapsed)

}

func if_func_1(i int) {
    if 0 == i {
        return
    }

    if 1 == i {
        return
    }

    if 2 == i {
        return
    }

    if 3 == i {
        return
    }

    return
}

func if_func_2(i int) {
    if 0 == i {
        return
    } else if 1 == i {
        return
    } else if 2 == i {
        return
    } else if 3 == i {
        return
    }

    return
}

func if_func_3(i int) {
    if 0 == i || 1 == i || 2 == i || 3 == i {
        return
    }

    return
}

Я мог бы использоватьуказатели здесь, потому что они не существуют в Голанге.

Результаты довольно запутанны.

~> time go run app.go
11.595459054s
13.062146816s
14.504122183s
go run app.go  39.33s user 0.34s system 92% cpu 42.746 total

Что вызывает такую ​​разницу в этих двух решениях?Как оптимизировать решение ANSI C для повышения производительности?

Спецификация среды

Система MacOS

gcc версия 10.0.0

go version 1.10.3

Скомпилировано с -ansi --pedantic -Wall flags.

Summary

После добавления -O и изменения тривиального returnнапечатать некоторый текст.Общее время выполнения изменилось.

Для ANSI C

From: System 99% cpu 1:06.02 total 
To: System 99% cpu 8.552 total

Для Golang

From: system 98% cpu 43.634 total 
To: system 92% cpu 42.746 total

Answer 1

Все ваши протестированные функции тривиально эквивалентны void no_op(int) {}.Большие временные различия возможны только потому, что вы компилируете без оптимизаций, что в лучшем случае делает ваши результаты тестов сомнительными.

Правильный бенчмаркинг требует включения оптимизаций (т. Е. -O или выше для GCC и Clang) и принятияпозаботьтесь о том, чтобы соответствующие части не были оптимизированы.Это может показаться простой проблемой, но часто на практике это удивительно сложно.Я рекомендую использовать библиотеку бенчмаркинга , такую ​​как google benchmark , чтобы сделать проблему более управляемой.

Я вижу, что вы обновили свой вопрос версией и настройками компилятора, и это хорошо.Вопросы, связанные с производительностью, как правило, имеют либо несколько, либо сильно зависящие от реализации ответы, поэтому эту информацию всегда следует включать в этот тип вопросов (в этом отношении она никогда не повредит ни для одного вопроса, связанного с тестовой программой).Вы также должны добавить версию и переключатели для Golang, которые вы используете.