为什么 Rust 中的对数比 Java 中的对数慢？

floating-point java microbenchmark jmh rust

2022-09-02 04:05:43

如果我在 Rust 中运行这些基准测试：

#[bench]
fn bench_rnd(b: &mut Bencher) {
    let mut rng = rand::weak_rng();
    b.iter(|| rng.gen_range::<f64>(2.0, 100.0));
}

#[bench]
fn bench_ln(b: &mut Bencher) {
    let mut rng = rand::weak_rng();
    b.iter(|| rng.gen_range::<f64>(2.0, 100.0).ln());
}

结果是：

test tests::bench_ln             ... bench:        121 ns/iter (+/- 2)
test tests::bench_rnd            ... bench:          6 ns/iter (+/- 0)

121-6 = 每个呼叫 115 ns。ln

但是Java中的相同基准测试：

@State(Scope.Benchmark)
public static class Rnd {
    final double x = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(2, 100);
}

@Benchmark
public double testLog(Rnd rnd) {
    return Math.log(rnd.x);
}

给我：

Benchmark    Mode Cnt  Score  Error Units
Main.testLog avgt  20 31,555 ± 0,234 ns/op

Rust 中的日志比 Java 慢约 3.7 倍（115/31）。

当我测试斜边实现（）时，Rust中的实现比Java快15.8倍。hypot

我是否编写了糟糕的基准测试，或者这是一个性能问题？

对评论中提出的问题的回答：

“，”是我国的小数点分隔符。
我运行 Rust 的基准测试，它总是在发布模式下运行。cargo bench
Java 基准测试框架（JMH）会为每次调用创建一个新对象，即使它是一个类和一个变量。如果我在测试的方法中添加随机创建，我得到43 ns / op。staticfinal

答案 1

答案是由@kennytm给出的：

export RUSTFLAGS='-Ctarget-cpu=native'

修复了该问题。之后，结果是：

test tests::bench_ln              ... bench:          43 ns/iter (+/- 3)
test tests::bench_rnd             ... bench:           5 ns/iter (+/- 0)

我认为38（±3）足够接近31.555（±0.234）。

答案 2

我将提供另一半的解释，因为我不知道 Rust。注释的意思是它将被本机CPU指令替换为此类操作：认为这将进行大量移动或使用直接CPU指令，以完成更快的速度。Math.log@HotSpotIntrinsicCandidateInteger.bitCount

有一个非常简单的程序，像这样：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(mathLn(20_000));
}

private static long mathLn(int x) {
    long result = 0L;
    for (int i = 0; i < x; ++i) {
        result = result + ln(i);
    }
    return result;
}

private static final long ln(int x) {
    return (long) Math.log(x);
}

并运行它：

 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions  
      -XX:+PrintInlining 
      -XX:+PrintIntrinsics 
      -XX:CICompilerCount=2 
      -XX:+PrintCompilation  
      package/Classname

它会生成很多行，但其中之一是：

 @ 2   java.lang.Math::log (5 bytes)   intrinsic

使此代码非常快。

我真的不知道在 Rust 中何时以及如何发生这种情况......