C++11以降において，立方根（三乗根）の計算の際に，一般的に数学関数（<cmath>ヘッダ）を使用します．
平方根関数std::sqrtはよく知られていますが，
立方根std::cbrtは意外と知られていません
立方根の算出するべき乗関数std::pow(x,1/3)と立方根関数std::cbrtの速度比較をしました．
std::cbrtとstd::powどちらを使うべき？
結論は…std::cbrtが高速です
>> Optimized C++ ―最適化、高速化のためのプログラミングテクニック
目次
検証
↓↓↓検証結果はこちら↓↓↓
結果
最適化なし（-O0）
std::cbrtはstd::powの約2倍高速な結果となりました．
最適化あり（-O2）
最適化を行った場合，std::cbrtはstd::powの約2倍高速な結果となりました．
検証に使用したコード
速度検証のため，Google Benchmarkを使用しました．
Google Benchmarkに関しては別記事にしています．下記記事をご覧ください．
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検証に使用したコードは下記のようになります．
#include <benchmark/benchmark.h>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <random>
static void plus(benchmark::State& state)
{
std::random_device seed;
std::mt19937 rng(seed());
std::uniform_real_distribution<> distr(-M_PI_2, M_PI_2);
double sum = 0.0e0;
for (auto _ : state)
{
sum += distr(rng);
}
// prevent ignore code by optimization
std::cout << sum << std::endl;
}
BENCHMARK(plus);
static void cbrt(benchmark::State& state)
{
std::random_device seed;
std::mt19937 rng(seed());
std::uniform_real_distribution<> distr(0.0e0, 1000.0e0);
double sum = 0.0e0;
for (auto _ : state)
{
sum += std::cbrt(distr(rng));
}
// prevent ignore code by optimization
std::cout << sum << std::endl;
}
BENCHMARK(cbrt);
static void pow_cbrt(benchmark::State& state)
{
std::random_device seed;
std::mt19937 rng(seed());
std::uniform_real_distribution<> distr(0.0e0, 1000.0e0);
double sum = 0.0e0;
for (auto _ : state)
{
sum += std::pow(distr(rng), 1.0e0 / 3.0e0);
}
// prevent ignore code by optimization
std::cout << sum << std::endl;
}
BENCHMARK(pow_cbrt);
BENCHMARK_MAIN();
検証結果において乱数生成と加算の計算時間は，別途減算しています．
結論
std::cbrtとstd::powの立方根算出速度には有意な差がありました．
その一方で，以前に平方根の算出速度も比較したstd::sqrtとstd::powほどの差はありませんでした．
その理由は，平方根の算出アルゴリズムと立方根アルゴリズムが異なり，立方根アルゴリズムの計算負荷が大きいためでしょう．
↓↓↓以前に比較した平方根の算出速度はこちらの記事に↓↓↓
