主流 C/C++ 編譯器數值運算效能大比拚

測試環境與編譯器版本

• 平台：Intel Core 2 Duo
• GCC (TDM-2 for MinGW) 4.3.0
• VC 9.0 (cl 15.00.21022.08)
• Intel C++ Compiler (icl 10.1)
• PGI (pgcc 7.16)
• CodeGear (bcc32 6.10)

測試程式：數值積分基準測試

來源於 Intel 編譯器範例，修改頭檔使各編譯器均可編譯。計算 |sin(x)| 在 [0, 2π] 積分，使用中點法則，內部矩形數從 2^2 到 2^26。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

#define INTEG_FUNC(x) fabs(sin(x))

int main() {
    unsigned int i, j, N;
    double step, x_i, sum;
    double start, finish, duration;
    double interval_begin = 0.0;
    double interval_end = 2.0 * 3.141592653589793238;

    start = clock();
    for (j = 2; j < 27; j++) {
        N = 1 << j;
        step = (interval_end - interval_begin) / N;
        sum = INTEG_FUNC(interval_begin) * step / 2.0;
        for (i = 1; i < N; i++) {
            x_i = i * step;
            sum += INTEG_FUNC(x_i) * step;
        }
        sum += INTEG_FUNC(interval_end) * step / 2.0;
        printf("%10d | %14e\n", N, sum);
    }
    finish = clock();
    duration = (finish - start);
    printf("Application Clocks = %10e\n", duration);
    return 0;
}

測試結果 (時鐘週期數，越低越好)

Intel Core 2 Duo - 無優化 (-O0 /Od)

通用優化 (-O2 /O2)

針對平台優化

CodeGear 無對應平台優化選項。

其他平台驗證

Pentium 4 1.5GHz / Linux

Athlon X2 4800+ / Linux

結論與排名

1. Intel C++ Compiler (icc/icl)：數值計算效能最強，針對特定 CPU 優化提升極大，甚至在 AMD CPU 上配合正確選項 (-msse3) 亦有顯著提升。
2. Microsoft Visual C++ (cl)：優化效果明顯，-O2 後大幅領先 GCC、PGI、CodeGear。
3. PGI (pgcc)：優化提升有限，AMD 平台表現中規中矩，可能未找到最佳選項組合。
4. CodeGear (bcc32)：優化幅度極小，表現接近無優化水平。
5. GCC (MinGW)：表現令人失望，-O2 提升不明顯，平台優化 (-march=core2) 反而變慢，可能是版本或配置問題。

總結：在數值計算領域，「最快」的選擇屬於 Intel 編譯器。但需注意測試程式源自 Intel 範例，可能對 Intel 編譯器有利。實際專案選型還需考慮相容性、授權、跨平台需求等因素。