为什么Swift在这个图像处理测试中要比C慢100倍呢？[副本]

Question

测试C：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>

uint8_t pixels[640*480];
uint8_t alpha[640*480];
uint8_t blended[640*480];

void blend(uint8_t* px, uint8_t* al, uint8_t* result, int size)
{
    for(int i=0; i<size; i++) {
        result[i] = (uint8_t)(((uint16_t)px[i]) *al[i] /255);
    }
}

int main(void)
{
    memset(pixels, 128, 640*480);
    memset(alpha, 128, 640*480);
    memset(blended, 255, 640*480);

    // Test 10 frames
    for(int i=0; i<10; i++) {
        blend(pixels, alpha, blended, 640*480);
    }

    return 0;
}

我用以下命令在我的Macbook Air 2011上编译了它：

clang -O3 test.c -o test

10帧处理时间约为0.01s。换句话说，处理一帧需要C代码1ms：

$ time ./test
real    0m0.010s
user    0m0.006s
sys     0m0.003s

test.swift：

let pixels = UInt8[](count: 640*480, repeatedValue: 128)
let alpha = UInt8[](count: 640*480, repeatedValue: 128)
let blended = UInt8[](count: 640*480, repeatedValue: 255)

func blend(px: UInt8[], al: UInt8[], result: UInt8[], size: Int)
{
    for(var i=0; i<size; i++) {
        var b = (UInt16)(px[i]) * (UInt16)(al[i])
        result[i] = (UInt8)(b/255)
    }
}

for i in 0..10 {
    blend(pixels, alpha, blended, 640*480)
}

生成命令行是：

xcrun swift -O3 test.swift -o test

在这里，我使用相同的O3级别优化标志，希望使比较公平。然而，所产生的速度却慢了100倍：

$ time ./test

real    0m1.172s
user    0m1.146s
sys     0m0.006s

$ gcc -v
Configured with: --prefix=/Applications/Xcode6-Beta.app/Contents/Developer/usr --with-gxx-include-dir=/usr/include/c++/4.2.1
Apple LLVM version 6.0 (clang-600.0.34.4) (based on LLVM 3.5svn)
Target: x86_64-apple-darwin13.2.0
Thread model: posix

             C Time (s)      Swift Time (s)
  1 frame:     0.005            0.130
 10 frames(*): 0.006            1.196
 20 frames:    0.008            2.397
100 frames:    0.024           11.668

通过@mweathers建议的-ofast,可以将速度提高到合理的范围。

在我的笔记本电脑上，带有-ofast的Swift版本在10帧时的性能为0.013秒，100帧时的性能为0.048秒，接近C语言性能的一半。

Answer 1

使用：

xcrun swift-ofast test.swift-o test

我得到的次数是：

real    0m0.052s
user    0m0.009s
sys 0m0.005s