例如,乘法和除法可以使用位运算符来实现

i*2 = i<<1
i*3 = (i<<1) + i;
i*10 = (i<<3) + (i<<1)

等等。

用say (i<<3)+(i<<1)乘10是否比直接用i*10更快?有没有什么输入是不能用这种方法乘或除的?


当前回答

这完全取决于目标设备、语言、目的等。

像素压缩显卡驱动程序?很有可能,是的!

.NET业务应用程序为您的部门?根本没必要去调查。

对于一款面向移动设备的高性能游戏来说,这可能是值得一试的,但前提是要进行更简单的优化。

其他回答

据我所知,在一些机器上,乘法运算可能需要16到32个机器周期。是的,根据机器类型,位移运算符比乘除运算符快。

然而,某些机器确实有它们的数学处理器,其中包含乘法/除法的特殊指令。

简单回答:不太可能。

长一点的回答: 你的编译器有一个优化器,它知道如何像你的目标处理器体系结构一样快速地进行乘法运算。最好的办法是清楚地告诉编译器你的意图(即i*2而不是i << 1),让它决定最快的汇编/机器码序列是什么。甚至有可能处理器本身已经将乘法指令实现为微码中的移位和加法序列。

总之,不要花太多时间担心这个。如果你想换,那就换。如果你想乘,那就乘。做语义上最清楚的事情——你的同事以后会感谢你的。或者,更有可能的是,如果你不这样做,之后会诅咒你。

这取决于处理器和编译器。一些编译器已经通过这种方式优化代码了,其他的还没有。 因此,每次需要以这种方式优化代码时,您都需要检查。

除非您迫切需要优化,否则我不会为了节省汇编指令或处理器周期而打乱源代码。

不要这样做,除非你绝对需要这样做,并且你的代码意图是移位而不是乘法/除法。

在典型的日子里,你可能会节省一些机器周期(或松弛,因为编译器更知道优化什么),但成本并不值得——你把时间花在小细节上而不是实际的工作上,维护代码变得更加困难,你的同事会诅咒你。

对于高负载计算,您可能需要这样做,其中每个节省的周期意味着几分钟的运行时。但是,您应该一次优化一个地方,并每次都进行性能测试,看看您是否真的使它更快了,还是破坏了编译器逻辑。

Shift和整数乘法指令在大多数现代cpu上具有相似的性能——在20世纪80年代,整数乘法指令相对较慢,但通常情况下不再是这样。整数乘法指令可能有更高的延迟,所以仍然可能有移位更可取的情况。同样的情况下,你可以让更多的执行单元忙(尽管这是有利有弊)。

整数除法仍然相对较慢,所以使用shift代替2的幂除法仍然是一种胜利,大多数编译器将其作为一种优化来实现。但是请注意,要使这种优化有效,红利需要是无符号的,或者必须已知是正的。对于负红利,移位和除法是不相等的!

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i;

    for (i = 5; i >= -5; --i)
    {
        printf("%d / 2 = %d, %d >> 1 = %d\n", i, i / 2, i, i >> 1);
    }
    return 0;
}

输出:

5 / 2 = 2, 5 >> 1 = 2
4 / 2 = 2, 4 >> 1 = 2
3 / 2 = 1, 3 >> 1 = 1
2 / 2 = 1, 2 >> 1 = 1
1 / 2 = 0, 1 >> 1 = 0
0 / 2 = 0, 0 >> 1 = 0
-1 / 2 = 0, -1 >> 1 = -1
-2 / 2 = -1, -2 >> 1 = -1
-3 / 2 = -1, -3 >> 1 = -2
-4 / 2 = -2, -4 >> 1 = -2
-5 / 2 = -2, -5 >> 1 = -3

所以如果你想帮助编译器,那么确保变量或表达式在被除数显式无符号。