Julia - 为什么循环更快？

Question

我有MATLAB的背景，所以我倾向于将所有东西向量化。然而，在Julia中，我测试了这两个函数：

function testVec(n)
    t = [0 0 0 0];
    for i = 1:n
        for j = 1:4
            t[j] = i;
        end
    end
end

function testVec2(n)
    t = [0 0 0 0];
    for i = 1:n
        t.= [i i i i];
    end
end

@time testVec(10^4)
0.000029 seconds (6 allocations: 288 bytes)
@time testVec2(10^4)
0.000844 seconds (47.96 k allocations: 1.648 MiB)

我有两个问题：

1. 为什么循环更快？
2. 如果循环确实更快，那么是否有“智能”向量化技术可以模仿循环？循环的语法又丑又长。

- tryingtosolve

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离题：我是这里唯一一个觉得Matlab代码中充满了“聪明”的bsxfun向量化技巧实际上很难阅读的人吗？在某些情况下，我们只需要循环，这样应该会更快 ;) - Gnimuc

Answer 1

1. 在底层，一切都是循环。向量表达式在 Julia 和 Matlab 中都会被翻译为循环。最终一切都是循环。在您特定的示例中，正如 @sam 所说，因为您正在分配许多额外的数组，如果您明确循环，则可以避免这些数组。您在 Matlab 中仍然这样做的原因是，然后所有内容都被派到使用高性能语言（C 或 Fortran，可能）编写的函数中，因此即使进行额外的分配也值得。

2. 确实有 broadcasting 和 loop fusion，就像 @sam 展示的那样。这里有一篇博客文章，告诉您关于 broadcasting 和 loop fusion 的所有需要了解的内容。

- DNF

Answer 2

在testVec2方法中，代码将为循环中每个i实例分配一个临时向量以容纳[i i i i]。这种分配并不是免费的。您可以在计时结果中打印的分配数量中看到这一点。您可以尝试以下操作：

function testVec3(n)
    t = [0 0 0 0]
    for i=1:n
        t .= i
    end
 end

- sam