使用 @setFloatMode 后依然比等价的 C 代码慢很多？

[w568w]

代码是从 CLBG 改编来的，主要测试浮点运算性能。

C 源码：https://0x0.st/8xMC.c
Zig 源码：https://0x0.st/8xui.c

用下面的命令可以快速运行：

# C
curl https://0x0.st/8xMC.c | gcc -x c -lm -march=native -Ofast -o a.out - && time ./a.out
# Zig
tmp=$(mktemp -t tmp.XXXXXX.zig); curl https://0x0.st/8xui.c -o "$tmp" && zig build-exe -O ReleaseFast -femit-bin=a.out "$tmp" && time ./a.out

我这里的测试结果是：

• C (-Ofast): 0.296s
• C (-O3 -ffast-math): 0.600s
• C (-O3): 0.732s
• Zig: 1.195s
• Zig（去掉 @setFloatMode(.optimized)）：1.192s

如上，加不加 @setFloatMode(.optimized) 好像都没有区别，相比 C（-Ofast）要慢至 4 倍。但根据文档里说的，该命令等价于 -ffast-math，而 C 加上 -ffast-math 会加速很多。

是我哪里没考虑到吗？

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• CPU: AMD Ryzen 7 8845HS
• GCC: 15.1.1 20250425
• Zig: 0.14.1

[jiacai2050]

macOS

# Zig
$ time ./main
1.274224153

real    0m1.153s
user    0m1.144s
sys     0m0.004s

# C
$ time ./a.out
1.274224153

real    0m0.947s
user    0m0.652s
sys     0m0.006s

$ gcc -v
Apple clang version 14.0.3 (clang-1403.0.22.14.1)
Target: arm64-apple-darwin23.6.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin

$ zig version
0.14.0

[jiacai2050]

要是想进一步看，估计要去 https://godbolt.org/ 了

[ufbycd]

Zig向量可解君愁，我试了下将代码改为向量化后效率高不少：
Zig 向量化修改后源码：https://0x0.st/8681.zig

# Zig 向量化
tmp=$(mktemp -t tmp.XXXXXX.zig); curl https://0x0.st/8681.zig -o "$tmp" && zig build-exe -O ReleaseFast -femit-bin=a.out "$tmp" && time ./a.out

我这里的测试结果是：

• C(-Ofast): 0.573s
• Zig: 1.178s
• Zig向量化：0.548s

我的系统：

• CPU: Intel i7-9700
• GCC：14.2.1
• Zig：0.14.1

[w568w]

我比较了一下两边对 Au[i] += eval_A(@intCast(j), @intCast(i)) * u[j]; 这行的输出。

我原本的 Zig 代码：

.LBB1_223:
    .. 略去调用 eval_A
    vmulsd xmm2, xmm2, qword ptr [r13 + 8*r10]
    vaddsd xmm1, xmm1, xmm2
    vmovsd qword ptr [r14 + 8*r8], xmm1
    .. 略去调用 eval_A
    add r10, 2
    add eax, 2
    cmp rdx, r10
    jne .LBB1_223

优化后的 Zig 代码：

.LBB5_5:
vmulpd ymm5, ymm3, ymm5
vaddpd ymm10, ymm10, ymm5 
（重复 VLEN 次，大概是被 unroll 了）

另外几乎所有代码都变成 AVX 指令了。学到了！

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不过该说不说，C 的自动向量化还是挺强的。从 godbolt 的输出来看，C 生成的向量化代码更紧凑、使用的指令更复杂（而且似乎都没有做循环展开）。看来在数学方面，Zig 还有优化的空间。

[ufbycd]

GCC似乎很早就能够自动向量化了，人家搞了几十年了，肯定是有点东西的，Zig毕竟还年轻。