测试不同平台不同编译器效率

gpt回答

在 Linux 上，使用 g++ 编译 C++ 项目时，默认的编译模式既不是 Debug 也不是 Release，而是无优化且不包含调试信息的状态。这意味着如果你不显式地指定编译选项，g++ 将不会启用任何优化，也不会包括调试信息。

默认编译设置

优化: 默认情况下，g++ 不启用优化（即没有 -O 选项）。
调试信息: 默认情况下，g++ 不包含调试信息（即没有 -g 选项）。

总结

release是debug的10倍速度以上，但是不同release之间速度差异不大，且default和debug类似。
debug文件最大，relwithdebinfo有调试信息，不是最小，release最小。
可以看出windows上msvc，release是优化/O2，debug是/Od。
clang编译器debug模式是最快的。release模式，速度都差不多。
debug/release模式中msvc都是最慢的。
新版mingw gcc14，比旧版gcc7.3，release速度要快。
-O2 和 -O3看不出差距，平时都可以。
windows/centos/mac/虚拟机ubuntu，默认-O0。所以cmake平时需要开release，才可以。
加入调试信息，-g，不会影响速度。

测试程序

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>
#include <cmath>
#include <numeric>
#include <algorithm>

// 矩阵乘法
void matrix_multiply(const std::vector<std::vector<int>>&A, const std::vector<std::vector<int>>&B,
                     std::vector<std::vector<int>>&C) {
    int n = A.size();
    int m = B[0].size();
    int k = B.size();

    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        for (int j = 0; j < m; ++j) {
            C[i][j] = 0;
            for (int l = 0; l < k; ++l) {
                C[i][j] += A[i][l] * B[l][j];
            }
        }
    }
}

void printVersion() {
    // 输出编译器
    // 检测并输出编译器信息
#if defined(__clang__)
    std::cout << "Compiler: Clang " << __clang_version__ << std::endl;
#elif defined(__GNUC__) || defined(__GNUG__)
    std::cout << "Compiler: GCC " << __VERSION__ << std::endl;
#elif defined(_MSC_VER)
    std::cout << "Compiler: MSVC " << _MSC_VER << std::endl;
#else
    std::cout << "Compiler: Unknown" << std::endl;
#endif
}

int main() {
    // 矩阵维度
    const int N = 400; // 可以调整为更大的值以增加计算量
    // 运行次数
    const int num_tests = 10;
    std::vector<double> times(num_tests);

    for (int test = 0; test < num_tests; ++test) {
        // 初始化矩阵
        std::vector<std::vector<int>> A(N, std::vector<int>(N, 1));
        std::vector<std::vector<int>> B(N, std::vector<int>(N, 2));
        std::vector<std::vector<int>> C(N, std::vector<int>(N, 0));

        // 记录开始时间
        auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();

        // 执行矩阵乘法
        matrix_multiply(A, B, C);

        // 记录结束时间
        auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();

        // 计算并保存时间差
        std::chrono::duration<double> duration = end - start;
        times[test] = duration.count();
        std::cout << test << " cost time: " << times[test] << +" s" << std::endl;
    }

    // 计算平均值
    double sum = std::accumulate(times.begin(), times.end(), 0.0);
    double mean = sum / num_tests;

    // 计算方差
    double sq_sum = std::inner_product(times.begin(), times.end(), times.begin(), 0.0);
    double variance = (sq_sum / num_tests) - (mean * mean);

    // 计算标准差
    double stddev = std::sqrt(variance);
    std::cout << "Average time taken: " << mean << "+-" << stddev << " seconds" << std::endl;

    printVersion();


    return 0;
}

windows速度测试r9000-2021

MSVC 19.40.33814.0

debug

1.01553+-0.0173908 seconds

release

0.0932541+-0.00367147

release with debug info

Average time taken: 0.091748+-0.00464114 seconds

min size release

Average time taken: 0.0943458+-0.00495204 seconds

default

Average time taken: 1.04789+-0.046057 seconds

链接选项

build test.exe: CXX_EXECUTABLE_LINKER__test_Release CMakeFiles\test.dir\main.cpp.obj
  FLAGS = /DWIN32 /D_WINDOWS /EHsc /O2 /Ob2 /DNDEBUG -MD
  LINK_FLAGS = /machine:x64 /INCREMENTAL:NO /subsystem:console
  LINK_LIBRARIES = kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib comdlg32.lib advapi32.lib
  OBJECT_DIR = CMakeFiles\test.dir
  POST_BUILD = cd .
  PRE_LINK = cd .
  TARGET_COMPILE_PDB = CMakeFiles\test.dir\
  TARGET_FILE = test.exe
  TARGET_IMPLIB = test.lib
  TARGET_PDB = test.pdb

build test.exe: CXX_EXECUTABLE_LINKER__test_Debug CMakeFiles\test.dir\main.cpp.obj
  FLAGS = /DWIN32 /D_WINDOWS /EHsc /Ob0 /Od /RTC1 -MDd -Zi
  LINK_FLAGS = /machine:x64 /debug /INCREMENTAL /subsystem:console
  LINK_LIBRARIES = kernel32.lib user32.lib gdi32.lib winspool.lib shell32.lib ole32.lib oleaut32.lib uuid.lib comdlg32.lib advapi32.lib
  OBJECT_DIR = CMakeFiles\test.dir
  POST_BUILD = cd .
  PRE_LINK = cd .
  TARGET_COMPILE_PDB = CMakeFiles\test.dir\
  TARGET_FILE = test.exe
  TARGET_IMPLIB = test.lib
  TARGET_PDB = test.pdb

mingw gcc13.1

debug

Average time taken: 0.717199+-0.0281037 seconds
Compiler: GCC 13.1.0

release

Average time taken: 0.047984+-0.00180785 seconds
Compiler: GCC 13.1.0

mingw gcc14.1

debug

Average time taken: 0.632808+-0.0189124 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

release

Average time taken: 0.0469553+-0.00102693 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

clang18.5

debug

Average time taken: 0.578604+-0.015456 seconds
Compiler: Clang 18.1.5

release

Average time taken: 0.0460767+-0.00232557 seconds
Compiler: Clang 18.1.5

mingwqt730

debug

Average time taken: 0.608789+-0.0119655 seconds
Compiler: GCC 7.3.0

release

Average time taken: 0.0576486+-0.00162774 seconds
Compiler: GCC 7.3.0

mingw gcc 14.1手动编译

默认

1	g++ main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.624644+-0.0108304 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

1	g++ -O0 main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.629093+-0.0114114 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

1	g++ -O1 main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.0804241+-0.00115119 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

1	g++ -O2 main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.0473159+-0.0018409 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

1	g++ -O3 main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.0456077+-0.000531312 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

加入调试信息

1	g++ -O2 -g main.cpp -o test.exe

Average time taken: 0.0464482+-0.00176307 seconds
Compiler: GCC 14.1.0

虚拟机-r9000p-ubuntu24

默认

Average time taken: 0.670076+-0.0136274 seconds
Compiler: GCC 13.2.0

-O1

Average time taken: 0.0970865+-0.00210742 seconds
Compiler: GCC 13.2.0

-O2

Average time taken: 0.0552798+-0.00120039 seconds
Compiler: GCC 13.2.0

-O3

Average time taken: 0.0552372+-0.000582813 seconds
Compiler: GCC 13.2.0

虚拟机-r9000p-centos7

默认

1	g++ main.cpp -o test -std=c++11

Average time taken: 0.673767+-0.0126313 seconds
Compiler: GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)

1	g++ -O0 main.cpp -o test -std=c++11

Average time taken: 0.665408+-0.0191855 seconds
Compiler: GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)

1	g++ -O1 main.cpp -o test -std=c++11

Average time taken: 0.0948795+-0.00221561 seconds
Compiler: GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)

1	g++ -O2 main.cpp -o test -std=c++11

Average time taken: 0.0525293+-0.00172819 seconds
Compiler: GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)

1	g++ -O3 main.cpp -o test -std=c++11

Average time taken: 0.0547469+-0.00279207 seconds
Compiler: GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-44)

mac m3pro

debug

Average time taken: 0.294708+-0.00591219 seconds
Compiler: Clang 15.0.0 (clang-1500.3.9.4)

release

Average time taken: 0.0505498+-0.00216094 seconds
Compiler: Clang 15.0.0 (clang-1500.3.9.4)