展开循环来加速计算

对于循环次数较为有限的for循环，可通过手工展开该循环达到消除此循环的目的，达到加速运行的目的，下面给出一个代码段实例。

1、for循环体

1 // Q为常数
2 for ( k = 0; k < Q; k++ ) {
3     for ( int j = 0; j < Q; j++ ) {
4         m[k] += fp[z][y][x][j] * mat_M[k][j];
5     }
6 }

此段代码由两重循环构成，Q为常数，尝试将内层循环展开来消除内层循环。

2、内存循环展开

1 for ( k = 0; k < Q; k++ ) {
2     m[k] = fp[z][y][x][0] * mat_M[k][0] + fp[z][y][x][1] * mat_M[k][1] + fp[z][y][x][2] * mat_M[k][2] + fp[z][y][x][3] * mat_M[k][3] + fp[z][y][x][4] * mat_M[k][4]
3            + fp[z][y][x][5] * mat_M[k][5] + fp[z][y][x][6] * mat_M[k][6] + fp[z][y][x][7] * mat_M[k][7] + fp[z][y][x][8] * mat_M[k][8] + fp[z][y][x][9] * mat_M[k][9]
4            + fp[z][y][x][10] * mat_M[k][10] + fp[z][y][x][11] * mat_M[k][11] + fp[z][y][x][12] * mat_M[k][12] + fp[z][y][x][13] * mat_M[k][13] + fp[z][y][x][14] * mat_M[k][14]
5            + fp[z][y][x][15] * mat_M[k][15] + fp[z][y][x][16] * mat_M[k][16] + fp[z][y][x][17] * mat_M[k][17] + fp[z][y][x][18] * mat_M[k][18];
6 }

展开内层循环，将两重循环变为一重循环。

3、对比

展开前，代码运行时间为66s，展开后，运行时间51s，运行时间缩短22.7%，运行加速效果还是非常显著，考虑到此段代码为整个程序的运行热点段，对整个程序运行也将带来一定的速度提升。

如上所述，展开内层循环已经有了显著的加速效果，进一步展开外层循环，不知是否能进一步加速代码，减少运行时间，有待进一步验证。