为什么Haskell比C ++更快于简单的斐波那契

时间:2016-06-22 00:12:14

标签: c++ performance haskell

通常Haskell标签中的问题是为什么haskell与X相比这么慢。大多数情况下,你可以将其与String而不是TextByteString的用法联系起来。非严格评估或缺乏类型签名。

但是在这里我有一个简单的斐波纳契计算器,其性能优于C ++大约2倍。这可能是缺乏c ++知识 - 但我得到了一位朋友的代码,他过去常常编写代码而已。这种语言。

★ g++ -O3 fib2.cc -o cc-fib -lgmpxx -lgmp 
★ time ./cc-fib > /dev/null
./cc-fib > /dev/null  8,23s user 0,00s system 100% cpu 8,234 total

★ ghc -O3 --make -o hs-fib fib1.hs
[1 of 1] Compiling Main             ( fib1.hs, fib1.o )
Linking hs-fib ...
★ time ./hs-fib > /dev/null
./hs-fib > /dev/null  4,36s user 0,03s system 99% cpu 4,403 total

在haskell文件中我只使用了一个严格的zipWith'和一个严格的add'函数(这是使用扩展BangPatterns的地方 - 它只是告诉编译器评估参数在执行添加之前x / y以及添加显式类型签名。

两个版本都使用bigint,所以这似乎与我相当,c ++代码也没有使用"标准"递归具有指数运行时但是记忆版本应该表现得很好(或者至少是我的想法 - 如果我错了,请纠正我。)

使用的设置是:

  • 最新笔记本电脑上的Linux 64位(Mint)
  • GHC-7.10.3
  • g ++ 4.8.4 + libgmp-dev 2:5.1.3 + dfsg-1ubuntu1

fib.cc

#include <iostream>
#include <gmpxx.h>

mpz_class fib(int n) {
    mpz_class p1 = 0;
    mpz_class p2 = 1;
    mpz_class result;
    if ( n == 0 ) return 0;
    if ( n == 1 ) return 1;
    for(int i = 2; i <= n ; i ++ ) {
        result = p1 + p2;
        p1 = p2;
        p2 = result;
    }
    return result;
}

int main () {
    std::cout<<fib(1000000)<<std::endl;
    return 0;
}

fib.hs

{-# LANGUAGE BangPatterns -#}
module Main where

fib1 :: [Integer]
fib1 = 0:1:zipWith' (add') fib1 (tail fib1)
     where zipWith' :: (Integer -> Integer -> Integer) -> [Integer] -> [Integer] -> [Integer]
           zipWith' _ [] _ = []
           zipWith' _ _ [] = []
           zipWith' f (x:xs) (y:ys) = let z = f x y in z:zipWith' f xs ys
           add' :: Integer -> Integer -> Integer
           add' !x !y = let z = x + y in z `seq` z

fib4 :: [Integer]
fib4 = 0:1:zipWith (+) fib4 (tail fib4)

main :: IO ()
main = print $ fib1 !! 1000000

1 个答案:

答案 0 :(得分:9)

鉴于您打印的数量非常庞大,iostream的默认性能较差可能与它有关。确实,在我的系统上,放

 std::ios_base::sync_with_stdio(false);

main开始时略微改善了时间(从20秒到18)。

此外,如此大量地复制大量数字肯定会减慢速度。相反,如果您在每个步骤中同时更新p1p2,则无需复制它们。你在循环中只需要一半的步骤。像这样:

mpz_class fib(int n) {
    mpz_class p1 = 0;
    mpz_class p2 = 1;
    for(int i = 1; i <= n/2 ; i ++ ) {
        p1 += p2;
        p2 += p1;
    }
    return (n % 2) ? p2 : p1;
}

这大大加快了我的系统速度(从18秒到8秒)。

当然,要真正了解使用GMP可以做多快,你应该只使用那样做的功能:

mpz_class fib(int n) {
    mpz_class result;
    mpz_fib_ui(result.get_mpz_t(), n);
    return result;
}

这在我的机器上实际上是即时的(是的,它打印的是与其他两种方法相同的208,989位数字。)