F＃コードの最適化、またはそれは本当に遅いですか？

Question

.NETを使用して適切なアルゴリズムコーディングを行う方法を模索していました（たとえば、強力な型チェック、演算子のオーバーロード、ラムダ、汎用アルゴリズムが欲しいなど）。私は通常、C++でアルゴリズム（主に画像のプロジェクション）を書いています。 F＃は言語としてはかなり面白いようですが、少し弾きましたが、非常に遅いようです。私はいくつかの配列操作をした最も簡単なテストとして - イメージの>明るさの増加： - より複雑なアルゴリズムのためにさらに悪化

let r1 = rgbPixels |> Array.map (fun x -> x + byte(10)) 

少なくとも8倍の比較C++実装よりも遅くなるの要因であると思われます例えば2D畳み込み。 もっと速い方法があるのですか、特定のコンパイラ設定が欠けていますか（はい、最適化を使ってリリースをビルドしています...）？ 私は素晴らしいと高い抽象的な支払いをしたいですが、そのようなオーバーヘッドはいいです（私は8コアを補うために並列化する必要があります:)） - 少なくともそれはさらに学ぶための動機を破壊する...私の他の私の重い藻類をC++で残し、C++とのインタフェースを取ることになりますが、管理されたラッパーのメンテナンスはかなり負担になります。

Answer 1

あなたが覚えておくべき重要なことの1つがパフォーマンスについて心配しているのであれば、F＃はデフォルトで何も変更しないということです。これには、説明したようなアルゴリズムの多くの単純な実装でのコピーが必要です。

編集理由はわかりませんが、次のコードを単純なテストで実行すると、結果はArray.mapになります。これらの種類の最適化を実行するときに試してみるアルゴリズムをプロファイルしてください。しかし、私はforとmapの間で非常によく似た結果を得ました。

Array.mapは、操作の結果として新しい配列を作成します。代わりにArray.iteriが必要です。

rgbPixels |> Array.iteri (fun i x -> rgbPixels.[i] <- x + 10uy) 

関数型プログラミングの主要テナントの一つは限り不変オブジェクトに固執することですので、これはのように

module ArrayM = 
    let map f a = a |> Array.iteri (fun i x -> a.[i] <- f x) 

の下に独自のモジュールに包ますることができることを注意残念ながら、これは必要悪でありますあなたのアルゴリズムが許す限り、そして一度終わったら、性能が重要である突然変異に変更してください。もしあなたのパフォーマンスが遂に不可欠であることが分かっているなら、あなたはこれらの種類のヘルパーから始める必要があります。

また、この機能を提供するライブラリがある可能性がありますが、私はそれを知っているだけではありません。

Answer 2

私はそれが慣用F＃は、多くの場合、いくつかの理由のために、配列操作のために最適化されたC++のパフォーマンスを一致させるために失敗すると言っても安全だと思う：

1. アレイのアクセスが配列の境界で照合されますメモリの安全性を保証する.NET。 CLRのJITコンパイラはいくつかのステレオタイプのコードの境界チェックを無効にすることができますが、通常はより慣用的なF＃構造ではなく明示的な境界でforループを使用する必要があります。
2. ラムダのような抽象化を使用するには、通常はわずかなオーバーヘッドがあります（例：fun i -> ...）。タイトなループでは、この小さなオーバーヘッドがループ本体で行われている作業と比べて重要になります。
3. 私が知る限り、CLR JITコンパイラは、C++コンパイラと同じ程度にSSE命令を利用していません。総勘定元帳の他の側では

、

1. あなたはF＃コードでバッファオーバーフローを持つことはありません。
2. あなたのコードは簡単に推論できます。結果として、与えられたレベルの総コード複雑度に対して、F＃ではC++よりも複雑なアルゴリズムを実装することがよくあります。
3. 必要に応じて、C++の速度に近い速度で実行されるユニコードコードを記述できます。また、パフォーマンス要件を満たすためにC++を記述する必要がある場合は、安全でないC++コードと相互運用するための機能もあります。