Orz日記 by Akio Morita

_ [SAD]equivalence array VS array pointer

memory allocator更新に向けて、equivalence arrayを参照しているコードを順次array pointer参照に書き換えているが、性能が下がっているっぽい

置き換え前

• 使用コンパイラ(以下同様)
  • flang 7.0g20191020
  • gfortran 9.2

*stk置き換え後

*list置き換え後

• gfortran -O2/-O3だと途中でSEGVする
  • 独立なポインタ間のメモリーイメージが重複しているが、level 2から有効になる-fstrict-aliasingオプションによって異なる型のarray pointerなので独立しているものとして最適化されている模様
  • そして、ISO Fortranには共用体は標準化されていない
    • ISO Cの共用体は言語仕様レベルで、メモリイメージが共用されることを宣言しているので、strict-aliasingルールの適用外になる
• WORKAROUND
  • -fno-strict-aliasingでコンパイルする(移植性は無い)
  • 最適化スコープ内で、同一領域に異なる型のポインタによる読み書きを避ける(コードの書き直しが必要/意図が見えにくい)
  • aliasを使わずに、TRANSFERで明示的に変換する(コードの書き直しが必要/煩雑になる)
  • setterを外部手続き・関数化して、最適化スコープを切断する
    • 対象ポインタは common block上に存在するので、呼び出した外部手続き・関数から更新可能。したがって、外部手続き・関数を跨いでarray pointer操作を最適化出来ないはず(未検証)

考察

• equivalence arrayからarray pointerへの置き換えで、Functionの性能が大きく下がっている
  • オブジェクトコンテナの参照頻度が高いベンチマークで影響が大きい
  • Fortranのarray pointerは、添字の下限・上限及びストライプ幅の概念を持つある種のスマートポインタなので、配列参照に比べて添字計算コストが高い模様(最低でも1乗算・1加算演算増える)