5

Eu estou fazendo um jogo de navinha em C, e portanto preciso colocar em um vetor uma quantidade grande de projéteis.

Esses projéteis tem pelo menos uma posição e velocidade para fazer cálculos, e estou tentando decidir qual a melhor forma de guardar-los na memória para uso posterior.

Portanto ficam algumas perguntas:

Qual o tipo na linguagem C mais rápido para cálculos em processadores modernos? Qual o tipo mais rápido que causa menos bagunça no alinhamento de uma estrutura e desperdiça menos memória?

Isso inclui variações de tipos (não é int vs float, mas também int8_t, uint_fast32_t, double, long double, etc...)

8
  • 8
    Uma pergunta básica: Você sabe realmente porque você quer otimizar isso? Me parece que você está tentando fazer uma otimização prematura e desnecessária. Commented 30/01/2014 às 0:16
  • 3
    Porque eu quero... Eita povo chato, no SO em inglês também essa perseguição. Eu perguntei porque sou curioso, vi os tipos novos do C99, e achei legal, e quis aprender, não sou iniciante, mas não uso C a muitos anos, e quis exercitar meus conhecimentos e aprender mais dos limites e cantos escuros da linguagem. Eu creio que a maioria dos programadores em C nem sabem que uma Struct pode ser maior do que a soma dos membros dela por exemplo.
    – speeder
    Commented 30/01/2014 às 0:20
  • 5
    O seu objetivo é (a) aprender os pontos mais obscuros da linguagem C, (b) ter o máximo de desempenho no seu jogo ou (c) ter a organização de memória com a menor bagunça possível? Em geral, estas três coisas são incompatíveis entre si e otimizar qualquer uma delas provavelmente vai implicar em sacrificar as outras duas. Commented 30/01/2014 às 0:38
  • 4
    A pergunta do @Victor é pertinente e não me parece perseguição. Ela poderia te fazer economizar algumas horas ou dias deixando de fazer uma "otimização desnecessária". "Porque eu quero" não é uma decisão racional e objetiva de projeto. Você não pode culpar um usuário que quer te ajudar apenas porque você confundiu ele com sua pergunta. :)
    – user568459
    Commented 30/01/2014 às 11:30
  • 3
    Ninguém está sendo mal educado. O @Victor foi educado e fez uma pergunta comum. Ele só quis ajudar. Otimização prematura é realmente um problema, você ignorando ou não. E se sua pergunta causou problema no SO em inglês, por que você não a modificou para postar aqui para evitar o risco de causar o mesmo problema?
    – user568459
    Commented 30/01/2014 às 12:18

4 Respostas 4

9

Se você está armazenando esses dados em uma região contígua de memória (ex.: um array), então usar o tipo com o menor tamanho que ainda "caiba" seus dados teria a melhor performance. Nos processadores modernos, o gargalo não está nas instruções, e sim na cache: um cache miss na L1 "desperdiça" 10-40 ciclos, na L2 mais de 600. Se você pode reduzir o número de misses [por usar menos memória] às custas de uma operação adicional ou duas (ex.: tipos que não se alinham perfeitamente na memória, conversão simples de int para float), a performance global será maior.

Disclaimer: dei minha resposta baseado nos meus conhecimentos teóricos, mas não testei na prática. Não posso afirmar com precisão qual é o overhead das conversões de tipo acima, e de qualquer forma sistemas reais costumam se comportar de forma surpreendente muitas vezes...

1
  • Mas gostei da resposta, é o tipo de resposta que estou procurando :)
    – speeder
    Commented 30/01/2014 às 0:54
9

Antes de tudo, tome cuidado pra não fazer otimizações prematuras pois é muito fácil escrever um programa complexo e "otimizado" que na verdade é mais lerdo do que um programa mais simples e intuitivo. Na dúvida use int mesmo é vá cuidar de performance só quando você identificar um gargalo em seus testes.


Mas para uma resposta mais completa, o mais importante pra se ter em mente na hora de escolher um tipo de inteiro são as regras de coerção quando você converte de um tipo para o outro e as regras de o que ocorre em caso de overflow (números muito grandes ou pequenos)

  • Para variáveis locais e parâmetros e valores de retorno de funções prefira usar int. Isso vai compilar para usar o tipo inteiro e operações aritméticas "padrão" da sua máquina.

    Isso vale mesmo se você estiver fazendo contas com caracteres. Não só você consegue usar EOF sem dar overflow, mas você evita de criar um monte de instruções extras para truncar os valores intermediários das contas de volta pra 8 bits. Por exemplo, note como as funções isalpha, etc, da biblioteca padrão recebem parâmetros int ao invés de char.

  • Números unsigned são úteis se você quiser comportamento de overflow bem definido (wrap-around) ou se você estiver trabalhando com máscaras de bits. Fora isso, evite usá-los, mesmo que se você souber que o valor que te interessa é sempre positivo. -1 dar underflow é fonte de muita dor de cabeça (por exemplo, for(unsigned i=N; i>=0; i--) vira um loop infinito).

  • Se você estiver armazenando um monte de valores num vetor a largura dos inteiros ganha mais importância (um vetor de char gasta bem menos espaço que um vetor de int) e a performance das operações é menos importante (você vai extrair esses valores para um registrador/variável local antes de fazer alguma conta neles).

  • Evite tipos de tamanho fixo como int8_t etc a não ser que você esteja fazendo algo que exija um inteiro exatamente daquele tamanho. Não só esses tipos são cheios de casts extras (ver o exemplo anterior de int vs char) como esses casts podem ser mais caros se o tamanho não for algo comum na sua arquitetura.

  • Se os valores dos seus inteiros puderem ser muito grandes, num ponto em que 32 bits ou 64 bits faz diferença você tem que tomar mais cuidado. Tem mais de uma alternativa que você pode usar (long long, biblioteca de bignum, vetor de inteiros menores, etc) e a melhor solução vai depender do seu problema, compilador, etc.

1
  • Na realidade, int é sempre 32 bits, long long é sempre 64, e long é 64 compilando com o gcc para 64 bits. No Visual Studio, o long é 32 bits mesmo em arquiteturas 64. Commented 30/01/2014 às 1:41
3

Nesse caso, não é a questão de mais rápido, mas questão de qual tipo faz mais sentido.

Em geral, trabalhar com inteiros sempre será mais eficiente do que trabalhar com letras, porém do ponto de vista de programação, a não ser que esteja trabalhando com algo que exija extrema performance, é melhor usar o que é mais cômodo.

Em C, quando fizer sentido, é útil por exemplo usar struct para dados mais complexos em vez de apenas colocar de apenas usar um array com vetores. Um struct, por exemplo, pode guardar informação como o ultimo dado acessado de uma lista de um array (ou lista lincada) e, por mais que não seja tão eficiente do que usar dados puros, pode ser extremamente eficiente quando a quantidade de dados é maior, pois você já teria cacheado o dado, em vez de ter que varrer toda a lista procurando o dado que queria.

Ok, quer saber mesmo qual é mais rápido? Bem, na dúvida, costuma ser mais rápido o dado que ocupar menos dado em memória, ou um dado que pode ser operado por operações do tipo bitwise. Mesmo nesse caso, não é só o dado que importa, mas sim a forma como o dado vai ser usada.

2

Para números inteiros, o mais indicado sempre o número do tamanho da palavra do processador. Ele vai se alinhar direito na memória tudo mais. Como isso muda de compilador pra compilador, o mais garantido é usar ptrdiff_t e size_t, typedefs padrão para tipos inteiros com e sem sinal respectivamente, definidos em stddef.h. Já para ponto flutuante, não tem porque não usar double. Em qualquer processador moderno ele é eficiente, e não se justifica usar o float.

2
  • 1
    Gostaria de adicionar a sua resposta, que GPU (processador de vídeo) usa apenas float, e nesse caso guardar dados que vão para o processador de vídeo em float é melhor.
    – speeder
    Commented 30/01/2014 às 0:21
  • Verdade, mas em geral você faz todos os cálculos na CPU, onde a precisão extra pode fazer a diferença, e só no final joga o resultado na GPU. Eu acho que no caso geral compensa fazer assim, mas obviamente cada caso é um caso. Commented 30/01/2014 às 0:35

Você deve fazer log-in para responder a esta pergunta.

Esta não é a resposta que você está procurando? Pesquise outras perguntas com a tag .