Continuarea articolului. Prima parte a fost publicată ediția anterioară, nr. 140/februarie
Încerc să-l mituiesc pe Spot cu o farfurie de lapte, Super Bowl-ul va începe în câteva ore și vreau să visez puțin la 85 Bears. De fapt, m-aș mulțumi și cu varianta lor din 2006. "Te credeam programator serios", spune Spot lingându-se pe bot. "Chiar și cu noua funcție de hashing, dicționarul e tot încet". Mă apăr cu disperare: "Sub nici o formă nu mă apuc să scriu la ora asta mapuri. E mult prea complicat."
Spot continuă netulburat: "Nu ai nevoie de un map propriu zis. Problema noastră nu necesită ștergere de chei. Ceea ce ne trebuie e mai mult un fel de memory arena decât un map." Arenă sau tabelă de dispersie, că să scap de bestiile astea, n-am de ales, trebuie să o scriu. Grivei dă din coadă fericit: "Structurile de date sunt partea ta favorită din programare."
Visând la Devin Hester (tocmai inclus în Hall of Fame) din vremurile când Chicago avea echipă decentă de fotbal, mă apuc de lucru. Rezultatul este chiar elegant cu toate că trebuie să modific și structura CityData, noroc că parametrii de lifetime sunt ușor de mulțumit.
Capacitatea arenei trebuie să fie putere a lui doi - operația de modulo este mult mai rapidă în acest caz. În plus, îi adaug o interfață frumoasă de iterator, așa de amorul artei.
#[repr(C, align(64))]
#[derive(Debug, Default)]
struct CityData<'this> {
name: &'this [u8],
min_tmp: i16,
max_tmp: i16,
tot_tmp: i64,
count: i64,
}
impl<'this> Display for CityData<'this> {
fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
write!(
f,
"{}={:.1}/{:.1}/{:.1}, ",
self.name_as_str(),
self.min_tmp as f64 / 10.0,
((self.tot_tmp as f64) / (self.count as f64)).round() / 10.0,
self.max_tmp as f64 / 10.0
)
}
}
impl<'this> CityData<'this> {
#[inline(always)]
pub fn new(name: &'this [u8], value: i16) -> Self {
Self {
name,
min_tmp: value,
max_tmp: value,
tot_tmp: value as i64,
count: 1,
}
}
#[inline(always)]
pub fn update(&mut self, value: i16) {
self.count += 1;
self.tot_tmp += value as i64;
self.min_tmp = self.min_tmp.min(value);
self.max_tmp = self.max_tmp.max(value);
}
#[inline(always)]
fn join(&mut self, rhs: &CityData) {
self.count += rhs.count;
self.tot_tmp += rhs.tot_tmp;
self.min_tmp = self.min_tmp.min(rhs.min_tmp);
self.max_tmp = self.max_tmp.max(rhs.max_tmp);
}
pub fn name_as_str(&self) -> &'this str {
unsafe { std::str::from_utf8_unchecked(self.name) }
}
}
enum ArenaEntry<'this> {
Vacant,
Occupied(CityData<'this>),
}
const CAPACITY: usize = 32768;
struct CityDataArena<'this> {
arena: Vec>,
}
impl<'this> Default for CityDataArena<'this> {
fn default() -> Self {
let mut arena = Vec::with_capacity(CAPACITY);
for _ în 0..CAPACITY {
arena.push(ArenaEntry::Vacant);
}
Self { arena }
}
}
impl<'this> CityDataArena<'this> {
#[inline(always)]
pub fn update(&mut self, data: &'this [u8], value: i16) {
let mut hasher = FxHasher::default();
hasher.write(data);
let hash = hasher.finish();
let mut pos = (hash & ((CAPACITY - 1) as u64)) as usize;
loop {
let ArenaEntry::Occupied(slot) = &mut self.arena[pos] else {
let cd = CityData::new(data, value);
self.arena[pos] = ArenaEntry::Occupied(cd);
break;
};
if slot.name == data {
slot.update(value);
break;
}
pos = (pos + 1) & (CAPACITY - 1);
}
}
}
impl<'this> IntoIterator for CityDataArena<'this> {
type Item = CityData<'this>;
type IntoIter = CityDataArenaIter<'this>;
#[inline(always)]
fn into_iter(self) -> Self::IntoIter {
let iter = self.arena.into_iter();
CityDataArenaIter { iter }
}
}
struct CityDataArenaIter<'this> {
iter: IntoIter>,
}
impl<'this> Iterator for CityDataArenaIter<'this> {
type Item = CityData<'this>;
#[inline(always)]
fn next(&mut self) -> Option {
loop {
let Some(entry) = self.iter.next() else {
return None;
};
match entry {
ArenaEntry::Vacant => continue,
ArenaEntry::Occupied(cd) => return Some(cd),
}
}
}
} Arena propusă de Spot merge șnur, mai câștigăm o secundă, dar tot suntem departe de ținta de patru secunde.
Time (mean ± σ): 6.129 s ± 0.049 s
Range (min … max): 6.078 s … 6.238 s"Am terminat, nu mai vreau să aud de nici o linie de CSV". Grivei nu pare convins: "Știi că e chiar amuzant să te murdărești uneori?" "Spune-i asta lui Spot". Din păcate, sunt în minoritate din nou fiindcă Spot îl susține: "Prinsul de șoareci, crezi că e muncă de birou?"
Mai sunt câteva lucruri care le-am putea face, dar toate sunt puțin forțate.
Primul pas e simplu. Un motiv pentru care un program rust poate fi mai încet decât unul C/C++ este faptul că rust verifica aproape totdeauna accesul la elementele unui vector. Totuși, acest lucru se poate evita, daca în loc de v[i] scriem v.get_unchecked(i).
Codul arată oribil, dar mai stoarcem un pic de timp. Spot se uita la mine ciudat „De ce nu folosești get_unchecked în CityDataArena?”. Mă bucur să am și eu o dată ultimul cuvânt: "Fiindcă dimensiunea arenei este predefinită, compilatorul de rust poate să optimizeze accesul la elementele ei fără ajutor din partea noastră."
Al doilea pas e complicat. Comanda perf se plânge de eficiența cu care convertim informația despre temperatură în valori întregi. Ideal ar fi să folosim un cod cu cât mai puține instrucțiuni alternative, branchless, dacă se poate. Aparent există programatori, care au reușit asta folosind magie. (Vezi soluția java câștigătoare.) La magie pe biți, mă refer. Nu am intenția de a-i imita (deși le admir cu desăvârșire arta), voi încerca doar niște modificări la limita bunului simț. Prima din ele este să trec de la codul în stil funcțional la unul pur imperativ. A doua este să abuzez de get_unchecked:
#[inline(always)]
fn gfst(temp: &[u8], i: usize) -> u8 {
unsafe { *temp.get_unchecked(i) }
}
#[inline]
fn parse1(temp: &[u8]) -> i16 {
let mut i = 0;
let sign = if gfst(temp, i) == b'-' {
i += 1;
-1
} else {
1
};
let mut value: i16 = (gfst(temp, i) - b'0') as i16;
i += 1;
if temp[i] == b'.' {
i += 1;
} else {
value = 10 * value + (gfst(temp, i) - b'0') as i16;
i += 2;
}
sign * (10 * value + (gfst(temp, i) - b'0') as i16)
}
#[inline]
pub fn parse2(s: &[u8]) -> i16 {
let len = s.len();
let sign = if gfst(s, 0) == b'-' { -1 } else { 1 };
let b = ((len >= 4) as i16) * (gfst(s, len - 4) as i16 - (b'0' as i16));
let c = gfst(s, len - 3) - b'0';
let d = gfst(s, len - 1) - b'0';
let v = b * 100 + c as i16 * 10 + d as i16;
sign * v
}A doua opțiune fiind mai ilizibilă este evident și mai rapidă. Mai fac o modificare inspirată din blogul lui Ragnar și codul lui Marko. Stațiile lor se pot identifica folosind doar primii și ultimii opt octeți din nume. Rescriem funcția de hashing folosind această informație.
fn hash_baby(name: &[u8]) -> u64 {
let seed: u64 = 0x51_7c_c1_b7_27_22_0a_95;
let rot_dist = 17;
let len = name.len();
let block = if len >= 8 {
u64::from_le_bytes(name[len - 8..len].try_into().unwrap())
} else {
let mut buf = [0u8; 8];
buf[..len].copy_from_slice(&name[..len]);
u64::from_le_bytes(buf)
};
let mut hash = block;
hash *= seed;
hash = hash.rotate_left(rot_dist);
hash
}Ultimii pași îi fac cu strângere de inimă. Deși inteligibili, pentru a-i duce la capăt trebuie să arunc un ochi la soluțiile lui Ragnar Groot Koerkamp și Marko Topolnik. Rulăm pentru ultima oară.
Time (mean ± σ): 5.173 s ± 0.070 s
Range (min … max): 5.099 s … 5.351 s Time (mean ± σ): 5.173 s ± 0.070 s
Range (min … max): 5.099 s … 5.351 s
Grivei mârâie satisfăcut: "Ai pierdut. Te-ai lăudat degeaba". Mă apăr: "Eu cred că a fost o luptă strânsă, am fost destul de aproape..." Aștept zadarnic un cuvânt de încurajare de la Spot. Replica lui doare: A miss is as good as a mile.
Grivei doarme liniștit pe prag. El zice că mă apară - trebuie să îl cred pe cuvânt. Spot e de mult culcușit sub un calorifer fierbinte. San Francisco 49ers au luptat cu dăruință și curaj - meciul a ajuns în prelungiri, dar până la urmă au fost orbiți de aura de invincibilitate a lui Patrick Mahomes.
Închid ochii cu Nicolae Steinhardt în gând: "Asta-i singura noastră datorie sfântă: de ne este dat să cădem, să fie-n zori."
git add .
git commit -m '1brc'
git pushCodul sursă îl găsiți pe Codeberg.
de Radu Miron
