Ускорьте выполнение кода с помощью Pragma на C / C ++

Основная цель компилятора - снизить стоимость компиляции и добиться от отладки ожидаемых результатов. Не все оптимизации напрямую контролируются флагом, иногда нам нужно явно объявить флаги, чтобы произвести оптимизацию. По умолчанию оптимизации отключены. Чтобы использовать подавленные оптимизации, мы будем использовать прагмы.

Пример для неоптимизированной программы: Давайте рассмотрим пример для вычисления простых чисел до 10 000 000.

Ниже приведен код без оптимизации:

Время выполнения: 0,592183 сек.

Ниже приводится оптимизация:

1. O1: Оптимизация компиляции на O1 включает больше времени и памяти для разбивки более крупных функций. Компилятор пытается сократить как код, так и время выполнения. В O1 вряд ли какие-либо оптимизации дают отличные результаты, но O1 - это неудача для попытки улучшить оптимизацию.

   Ниже представлена реализация предыдущей программы с оптимизацией O1:

   // C++ program to calculate the Prime // Numbers upto 10000000 using Sieve // of Eratosthenes with O1 optimization // To see the working of controlled // optimization "O1" #pragma GCC optimize("O1") #include <cmath> #include <iostream> #include <vector> #define N 10000005 using namespace std; // Boolean array for Prime Number vector< bool > prime(N, true ); // Sieve implemented to find Prime // Number void sieveOfEratosthenes() { for ( int i = 2; i <= sqrt (N); ++i) { if (prime[i]) { for ( int j = i * i; j <= N; j += i) { prime[j] = false ; } } } } // Driver Code int main() { // Intialise clock to calculate // time required to execute without // optimization clock_t start, end; // Start clock start = clock (); // Function call to find Prime Numbers sieveOfEratosthenes(); // End clock end = clock (); // Calculate the time difference double time_taken = double (end - start) / double (CLOCKS_PER_SEC); // Print the Calculated execution time cout << "Execution time: " << time_taken << " secs." ; return 0; }

   Выход:

   Время выполнения: 0,384945 сек.
   

2. O2: Оптимизация компиляции в O2 оптимизирует в большей степени. По сравнению с O1 эта опция увеличивает как время компиляции, так и производительность сгенерированного кода. O2 включает все флаги оптимизации, указанные в O1 .

   Ниже представлена реализация предыдущей программы с оптимизацией O2:

   // C++ program to calculate the Prime // Numbers upto 10000000 using Sieve // of Eratosthenes with O2 optimization // To see the working of controlled // optimization "O2" #pragma GCC optimize("O2") #include <cmath> #include <iostream> #include <vector> #define N 10000005 using namespace std; // Boolean array for Prime Number vector< bool > prime(N, true ); // Sieve implemented to find Prime // Number void sieveOfEratosthenes() { for ( int i = 2; i <= sqrt (N); ++i) { if (prime[i]) { for ( int j = i * i; j <= N; j += i) { prime[j] = false ; } } } } // Driver Code int main() { // Intialise clock to calculate // time required to execute without // optimization clock_t start, end; // Start clock start = clock (); // Function call to find Prime Numbers sieveOfEratosthenes(); // End clock end = clock (); // Calculate the time difference double time_taken = double (end - start) / double (CLOCKS_PER_SEC); // Print the Calculated execution time cout << "Execution time: " << time_taken << " secs." ; return 0; }

   Выход:

   Время выполнения: 0,288337 сек.
   

3. O3: все оптимизации на уровне O2 задаются O3, и список других флагов также включен. Некоторые из флагов, которые включены в O3, - это floop-interchange -floop-unroll-jam и -fpeel-loops.

   Ниже представлена реализация предыдущей программы с оптимизацией O3:

   // C++ program to calculate the Prime // Numbers upto 10000000 using Sieve // of Eratosthenes with O3 optimization // To see the working of controlled // optimization "O3" #pragma GCC optimize("O3") #include <cmath> #include <iostream> #include <vector> #define N 10000005 using namespace std; // Boolean array for Prime Number vector< bool > prime(N, true ); // Sieve implemented to find Prime // Number void sieveOfEratosthenes() { for ( int i = 2; i <= sqrt (N); ++i) { if (prime[i]) { for ( int j = i * i; j <= N; j += i) { prime[j] = false ; } } } } // Driver Code int main() { // Intialise clock to calculate // time required to execute without // optimization clock_t start, end; // Start clock start = clock (); // Function call to find Prime Numbers sieveOfEratosthenes(); // End clock end = clock (); // Calculate the time difference double time_taken = double (end - start) / double (CLOCKS_PER_SEC); // Print the Calculated execution time cout << "Execution time: " << time_taken << " secs." ; return 0; }

   Выход:

   Время выполнения: 0,580154 сек.
   

4. Ос: Оптимизирован по размеру. Os включает все оптимизации O2, кроме тех, которые имеют увеличенный размер кода. Он также включает -finline-functions, заставляет компилятор настраиваться на размер кода, а не на скорость выполнения, и выполняет дальнейшую оптимизацию, предназначенную для уменьшения размера кода.

   Ниже представлена реализация предыдущей программы с оптимизацией ОС:

   // C++ program to calculate the Prime // Numbers upto 10000000 using Sieve // of Eratosthenes with Os optimization // To see the working of controlled // optimization "Os" #pragma GCC optimize("Os") #include <cmath> #include <iostream> #include <vector> #define N 10000005 using namespace std; // Boolean array for Prime Number vector< bool > prime(N, true ); // Sieve implemented to find Prime // Number void sieveOfEratosthenes() { for ( int i = 2; i <= sqrt (N); ++i) { if (prime[i]) { for ( int j = i * i; j <= N; j += i) { prime[j] = false ; } } } } // Driver Code int main() { // Intialise clock to calculate // time required to execute without // optimization clock_t start, end; // Start clock start = clock (); // Function call to find Prime Numbers sieveOfEratosthenes(); // End clock end = clock (); // Calculate the time difference double time_taken = double (end - start) / double (CLOCKS_PER_SEC); // Print the Calculated execution time cout << "Execution time: " << time_taken << " secs." ; return 0; }

   Выход:

   Время выполнения: 0,317845 сек.
   

5. Ofast: Ofast включает все оптимизации O3. У него также есть количество включенных флагов, которые дают супероптимизированные результаты. Ofast сочетает в себе оптимизации, произведенные на каждом из вышеперечисленных уровней О. Эта оптимизация обычно предпочитается многими конкурентоспособными программистами и поэтому рекомендуется. В случае, если объявлено более одной оптимизации, включается последняя объявленная.

   Ниже представлена реализация предыдущей программы с оптимизацией Ofast:

   // C++ program to calculate the Prime // Numbers upto 10000000 using Sieve // of Eratosthenes with Ofast optimization // To see the working of controlled // optimization "Ofast" #pragma GCC optimize("Ofast") #include <cmath> #include <iostream> #include <vector> #define N 10000005 using namespace std; // Boolean array for Prime Number vector< bool > prime(N, true ); // Sieve implemented to find Prime // Number void sieveOfEratosthenes() { for ( int i = 2; i <= sqrt (N); ++i) { if (prime[i]) { for ( int j = i * i; j <= N; j += i) { prime[j] = false ; } } } } // Driver Code int main() { // Intialise clock to calculate // time required to execute without // optimization clock_t start, end; // Start clock start = clock (); // Function call to find Prime Numbers sieveOfEratosthenes(); // End clock end = clock (); // Calculate the time difference double time_taken = double (end - start) / double (CLOCKS_PER_SEC); // Print the Calculated execution time cout << "Execution time: " << time_taken << " secs." ; return 0; }

   Выход:

   Время выполнения: 0,303287 сек.
   

Для дальнейшей оптимизации на уровне архитектуры мы можем использовать цели с прагмами . Эти оптимизации могут дать удивительные результаты. Однако рекомендуется использовать цель с любой из оптимизаций, указанных выше.
Ниже представлена реализация предыдущей программы с Target :

Время выполнения: 0,292147 сек.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Освойте все важные концепции DSA с помощью самостоятельного курса DSA по приемлемой для студентов цене и будьте готовы к работе в отрасли. Получите все важные математические концепции для соревновательного программирования с курсом Essential Maths for CP по доступной для студентов цене.

Если вы хотите посещать живые занятия с отраслевыми экспертами, пожалуйста, обращайтесь к Geeks Classes Live и Geeks Classes Live USA.