C++ EXP与日志:哪个更快?

对于算法来说,复杂性是一样的,差异应该只是一个(希望可以忽略不计)常数。 因此,我将使用 exp(a) > b 因为它不会在无效输入上中断。

编辑:修改代码以避免exp()溢出。这导致两个函数之间的边距大大缩小。谢谢,弗雷德里克。

代码:

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

int main(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 3) {
        return 0;
    }

    int type = atoi(argv[1]);
    int count = atoi(argv[2]);

    double (*func)(double) = type == 1 ? exp : log;

    int i;
    for (i = 0; i < count; i++) {
        func(i%100);
    }

    return 0;
}

(编译使用:)

emil@lanfear /home/emil/dev $ gcc -o test_log test_log.c -lm

结果似乎相当确凿:

emil@lanfear /home/emil/dev $ time ./test_log 0 10000000

real    0m2.307s
user    0m2.040s
sys     0m0.000s

emil@lanfear /home/emil/dev $ time ./test_log 1 10000000

real    0m2.639s
user    0m2.632s
sys     0m0.004s

有点令人惊讶的是,日志似乎更快。

纯粹的猜测:

也许是数学基础 taylor series 对于日志或其他内容,收敛速度更快?在我看来 natural logarithm 计算起来比 exponential function :

ln(1+x) = x - x^2/2 + x^3/3 ...
e^x = 1 + x + x^2/2! + x^3/3! + x^4/4! ...

但是,不确定C库的功能是否是这样的。但这似乎并非完全不可能。

你…吗 真的? 需要知道吗?这会占用你大部分的跑步时间吗?你怎么知道的?

更糟糕的是,它可能依赖于平台。那又怎样?

当然,如果你愿意,可以测试一下,但是花很多时间在微观优化上苦恼通常是个坏主意。

由于您使用的是值<<1,请注意x-1>log(x)for x<1, 这意味着x-1<log(y)意味着log(x)<log(y),它已经 处理1/e~37%的病例,无需使用log或exp。

python中的一些快速测试(使用c进行数学运算):

$ time python -c "from math import log, exp;[exp(100) for i in xrange(1000000)]"

real    0m0.590s
user    0m0.520s
sys     0m0.042s

$ time python -c "from math import log, exp;[log(100) for i in xrange(1000000)]"

real    0m0.685s
user    0m0.558s
sys     0m0.044s

将指示日志稍慢

编辑:似乎编译器正在优化C函数,所以循环占用了时间。

有趣的是,在C语言中,它们的速度似乎相同(可能是因为mark在注释中提到的原因)。

#include <math.h>

void runExp(int n) {
    int i;
    for (i=0; i<n; i++) {
        exp(100);
    }
}

void runLog(int n) {
    int i;
    for (i=0; i<n; i++) {
        log(100);
    }
}

int main(int argc, char **argv) {
    if (argc <= 1) {
        return 0;
    }
    if (argv[1][0] == 'e') {
        runExp(1000000000);
    } else if (argv[1][0] == 'l') {
        runLog(1000000000);
    }
    return 0;
}

给予时间:

$ time ./exp l

real     0m2.987s
user     0m2.940s
sys      0m0.015s

$ time ./exp e 

real     0m2.988s
user     0m2.942s
sys      0m0.012s

它可以依赖于您的libm、平台和处理器。你最好写一些调用的代码 exp / log 多次,并使用 time 打几次电话看看有没有明显的区别。

两者在我的计算机(Windows)上的时间基本相同,因此我将使用 EXP ,因为它是为所有值定义的(假设您检查 ERANGE )但如果使用更自然 日志 你应该使用它,而不是毫无理由地去优化。

日志越快越好…exp必须执行几次乘法才能得到答案,而log只需要将尾数和指数从base-2转换为base-e。

如果您使用的是日志,请确保边界检查(正如其他人所说)。

如果您确定这是热点——编译器指令是您的朋友。尽管它依赖于平台(如果您在这样的地方追求性能——您不能不依赖于平台) 所以。问题实际上是——哪一条是目标体系结构的ASM指令——以及延迟+周期。没有这个,纯粹是猜测。