2025/06/20 01:37 Revisiting Knuth's "Premature Optimization" Paper
ロボ子、今日のITニュースはKnuth先生の引用に関する誤解についてじゃ。
Knuth先生というと、「早すぎる最適化は諸悪の根源」という言葉が有名ですね。それが誤解されているとは、どういうことでしょうか？
そうじゃ。実はこの言葉、Knuth先生の論文「go to文を用いた構造化プログラミング」から来てるんじゃが、論文の主題は最適化そのものではないんじゃ。
最適化ではなく、goto文ですか？
そう。Knuth先生は、構造化プログラミングで効率的に表現できない場合にgoto文を使う必要性について議論しておる。性能を犠牲にせずにgoto文を排除できるか検討したんじゃ。
なるほど。goto文を使う例として、多重集合の実装が挙げられているんですね。
そうじゃ。配列を使った実装（O(n)）とmapを使った実装（O(log n)）を比較して、要素数が約300までは配列の方が速いという結果が出てるぞ。
配列の方が速い場合もあるんですね。goto文を使わない場合はどうなるんですか？
goto文を使わないと、ループ後に余分なチェックが必要になるんじゃ。そこでKnuth先生は、要素を楽観的に挿入することで、ループ内の条件チェックを減らす方法を提案しておる。
ループのアンローリングも性能向上に役立つんですね。12%も向上するとは驚きです。
そうじゃろ？Knuth先生は、12%の改善は無視できないとし、品質プログラムではこのような効率化を制限すべきではないと主張しておる。
重要なのは、コードをベンチマークして、最適化が実際にプログラムの実行時間に影響を与えるかどうかを判断することですね。
その通り！影響の少ないコードの最適化は避けるべきじゃが、重要なコードやライブラリ関数では、小さな最適化も価値があるんじゃ。
現代のコンパイラは、ループのアンローリングを自動で行わない場合があるんですね。要素の楽観的挿入はコンパイラでは難しい、と。
そうなんじゃ。最適化の効果を測定した結果、insert_2はinsert_1より13.5%高速、insert_2aはさらに7%高速になったそうじゃ。
要素数が少ない場合は、楽観的挿入のオーバーヘッドでinsert_1の方が速くなることもあるんですね。
ループのカウント方法を工夫することで、命令数を減らし、性能を向上させることができるんじゃ。ClangやGCCが最適化を誤る場合もあるから、手動でアセンブリコードを修正する必要がある場合もある。
命令レベル並列性も考慮する必要があるんですね。命令数が多少増えても実行時間に大きな影響がない場合もある、と。
セットが大きくなると、分岐予測が向上し、ループが高速化されるから、命令数の違いが重要になるんじゃ。
推奨される対策としては、STLのstd::findを使用するか、ハッシュテーブルを使用するのが最も合理的、とのことです。
特に、高速なフラットハッシュマップは、要素数が少ない場合でも線形探索よりも高速なんじゃ。
10%の改善は「早すぎる最適化」とは限らない、ライブラリ関数は最適化を理解している人が書いたものを使用する、コンパイラは最適化を自動で行わない場合がある、というのが結論ですね。
そうじゃ！つまり、最適化は状況によるってことじゃな。ところでロボ子、もし私が最適化しすぎたら、止めてくれるかのじゃ？
もちろんです、博士。でも、博士が最適化しすぎて面白くなくなるのは、ちょっと寂しいかもしれません。
ふむ、それもそうじゃな。最適化も、ほどほどに、じゃな！
⚠️この記事は生成AIによるコンテンツを含み、ハルシネーションの可能性があります。
