C++ - 高度なプログラミング概念(デバッグと最適化(配列, ポインタとインデックス, 速度の比較))

C++実践プログラミング
(オライリージャパン)
スティーブ オウアルライン (著)
Steve Oualline (原著)
望月 康司 (翻訳) クイープ (翻訳)

開発環境

• OS X Mavericks - Apple, ときどきWindows 8.1 + Cygwin64, MinGW (OS)
• Emacs (CUI)、BBEdit - Bare Bones Software, Inc. (GUI) (Text Editor)
• C++ (プログラミング言語)
• g++(コンパイラ)

C++実践プログラミング (スティーブ オウアルライン (著)、Steve Oualline (原著)、Steve Oualline(原著)、望月 康司(翻訳)、クイープ(翻訳) 、オライリー・ジャパン)のⅣ部(高度なプログラミング概念)の17章(デバッグと最適化)、17.12(プログラミング実習)、実習 17-2.を解いてみる。

その他参考書籍

• C++プログラミング入門 (グレゴリー サティア (著)、ダウグ ブラウン (著)、Gregory Satir (原著)、Doug Brown (原著)、望月 康司 (翻訳)、谷口 功 (翻訳)、オライリージャパン)

実習 17-2.

コード(BBEdit, Emacs)

sample344_2_1.cpp

#include <cstring>

const int X_SIZE = 1000;
const int Y_SIZE = 1000;
int matrix1[X_SIZE][Y_SIZE];
int matrix2[Y_SIZE][X_SIZE];
int matrix3[X_SIZE][X_SIZE];

int main(int argc, char *argv[])
{
  int i;
  int j;
  int k;

  std::memset(matrix1, -1, sizeof(matrix1));
  std::memset(matrix2, -1, sizeof(matrix2));
  
  for (i = 0; i < X_SIZE; ++i)
    for (j = 0; j < X_SIZE; ++j) {
      matrix3[i][j] = 0;
      for (k = 0; k < Y_SIZE; ++k)
         matrix3[i][j] += matrix1[i][k] * matrix2[k][j];
    }
  
  return (0);
}

前のコードからiとjも除去してみたコード。

sample344_2_2.cpp

#include <cstring>

const int X_SIZE = 1000;
const int Y_SIZE = 1000;
const int XY = X_SIZE * Y_SIZE;
int matrix1[X_SIZE][Y_SIZE];
int matrix2[Y_SIZE][X_SIZE];
int matrix3[X_SIZE][X_SIZE];

int main(int argc, char *argv[])
{
  int *matrix1_ptr;
  int *matrix2_ptr;
  int *matrix3_ptr;
  int *t1_ptr;
  int *t2_ptr;
  int *t3_ptr;
  
  std::memset(matrix1, -1, sizeof(matrix1));
  std::memset(matrix2, -1, sizeof(matrix2));

  matrix1_ptr = &matrix1[0][0];
  matrix2_ptr = &matrix2[0][0];
  matrix3_ptr = &matrix3[0][0];
  t1_ptr = matrix1_ptr;
  t2_ptr = matrix2_ptr;
  t3_ptr = matrix3_ptr;
  for (; matrix3_ptr <= &matrix3[X_SIZE - 1][X_SIZE - 1]; ++matrix3_ptr) {
    *matrix3_ptr = 0;
    for (; matrix2_ptr <= &matrix2[Y_SIZE -1][X_SIZE - 1];
         ++matrix1_ptr, matrix2_ptr += X_SIZE)
      *matrix3_ptr += *matrix1_ptr * *matrix2_ptr;
    if (matrix3_ptr - t3_ptr == X_SIZE - 1) {
      t3_ptr += X_SIZE;
      matrix2_ptr = t2_ptr;
    } else {
      matrix1_ptr -= Y_SIZE;
      matrix2_ptr -= XY;
      ++matrix2_ptr;
    }
  }
  
  return (0);
}

Makefile

#
# FSFのg++コンパイラ用のMakefile
#
CC=g++
CFLAGS=-g -Wall
all: sample344_2_1 sample344_2_2

sample344_2_1: sample344_2_1.cpp
 ${CC} ${CFLAGS} -o sample344_2_1 sample344_2_1.cpp

sample344_2_2: sample344_2_2.cpp
 ${CC} ${CFLAGS} -o sample344_2_2 sample344_2_2.cpp

clean:
 rm sample344_2_1 sample344_2_2

入出力結果(Terminal)

$ make
g++ -g -Wall -o sample344_2_1 sample344_2_1.cpp
g++ -g -Wall -o sample344_2_2 sample344_2_2.cpp
$ time ./sample344_2_1

real 0m49.664s
user 0m29.094s
sys 0m0.271s
$ time ./sample344_2_2

real 0m45.594s
user 0m26.875s
sys 0m0.235s
$