Fortran Array a C array. Estúpidos trucos macro queridos

Question

Tengo este código fortran 'simplificado'

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do I = 1, 100
  do J = 1, 200
    A(J,I) = B(J,I)
  end do
end do

Uno de los gurús de la programación me advirtió que fortran accede a los datos de manera eficiente en el orden de las columnas, mientras que c accede a los datos de manera eficiente en el orden de las filas. Me sugirió que echara un buen vistazo al código y que estuviera preparado para cambiar de bucle para mantener la velocidad del programa anterior.

Siendo el programador perezoso que soy, y reconociendo los días de esfuerzo involucrados y los errores que probablemente cometa, comencé a preguntarme si podría haber una técnica #define que me permita convertir este código de forma segura y fácil.

¿Tienes alguna sugerencia?

Answer 1

En C, los arreglos multidimensionales funcionan así:

#define array_length(a) (sizeof(a)/sizeof((a)[0]))
float a[100][200];
a[x][y] == ((float *)a)[array_length(a[0])*x + y];

En otras palabras, son matrices realmente planas y [] [] es solo azúcar sintáctica.

Supongamos que haces esto:

#define at(a, i, j) ((typeof(**(a)) *)a)[(i) + array_length((a)[0])*(j)]
float a[100][200];
float b[100][200];
for (i = 0; i < 100; i++)
    for (j = 0; j < 200; j++)
        at(a, j, i) = at(b, j, i);

Estás caminando secuencialmente a través de la memoria, y fingiendo que a y b están distribuidos en orden de la columna principal. Es un poco horrible en ese a [x] [y]! = At ??(a, x, y)! = A [y] [x] , pero siempre y cuando recuerdes que está engañado así estarás bien.

Editar

Hombre, me siento tonto. La intención de esta definición es hacer en (a, x, y) == en [y] [x] , y lo hace. Así que el mucho más simple y más fácil de entender

#define at(a, i, j) (a)[j][i]

sería mejor que lo que sugerí anteriormente.

Answer 2

¿Estás seguro de que tus chicos de FORTRAN hicieron las cosas bien?

El fragmento de código que originalmente publicaste ya está accediendo a las matrices en orden de fila mayor (que es 'ineficiente' para FORTRAN, 'eficiente' para C).

Como lo ilustra el fragmento de código y como se menciona en su pregunta, obtener este "correcto" puede ser propenso a errores. Preocúpese de que el código FORTRAN se traslade a C primero, sin preocuparse por detalles como este. Cuando el puerto está funcionando, entonces puede preocuparse por cambiar los accesos de orden de columna a los accesos de orden de fila (si es que realmente importa después de que el puerto esté funcionando).

Answer 3

Uno de mis primeros trabajos de programación fuera de la universidad fue arreglar una aplicación C de larga duración que había sido portada desde FORTRAN. Las matrices eran mucho más grandes que las suyas y tomaba algo alrededor de 27 horas por carrera. Después de arreglarlo, corrieron en aproximadamente 2.5 horas ... ¡muy dulce!

(Está bien, realmente no fue asignado, pero tenía curiosidad y encontré un gran problema con su código. A algunos de los antiguos no les gustaba mucho a pesar de esta solución)

Parece que el mismo problema se encuentra aquí.

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do I = 1, 100
  do J = 1, 200
    A(I,J) = B(I,J)
  end do
end do

Tu bucle (para que sea bueno FORTRAN) sería:

real B(100, 200) 
real A(100,200)

... initialize B array code.

do J = 1, 200
  do I = 1, 100
    A(I,J) = B(I,J)
  end do
end do

De lo contrario, estás marchando a través de los arreglos en la fila mayor, lo que podría ser altamente ineficiente.

Al menos creo que así sería en FORTRAN, ha pasado mucho tiempo.

---

Vio que has actualizado el código ...

Ahora, querría intercambiar las variables de control de bucle para iterar en las filas y luego dentro de esa iteración en las columnas si está convirtiendo a C.