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

除了所有其他好的答案,让我指出当你指除法或乘法时不使用shift的另一个原因。我从未见过有人因为忘记乘法和加法的相对优先级而导致错误。我曾经见过,当维护程序员忘记了通过移位的“乘法”在逻辑上是乘法,但在语法上与乘法的优先级不同时,就会引入错误。X * 2 + z和X << 1 + z非常不同!

如果你处理的是数字,那就使用算术运算符,比如+ - * / %。如果您正在处理比特数组,请使用& ^ | >>这样的比特旋转操作符。不要把它们混在一起;一个表达式如果同时具有位旋转和算术,那么这个表达式就是一个等待发生的错误。

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。

刚刚在我的机器上编译了这个:

int a = ...;
int b = a * 10;

当分解它时会产生输出:

MOV EAX,DWORD PTR SS:[ESP+1C] ; Move a into EAX
LEA EAX,DWORD PTR DS:[EAX+EAX*4] ; Multiply by 5 without shift !
SHL EAX, 1 ; Multiply by 2 using shift

这个版本比纯移位和加法的手工优化代码更快。

你永远不知道编译器会得到什么,所以最好只是简单地写一个普通的乘法,让它按自己想要的方式优化,除非在非常精确的情况下,你知道编译器无法优化。

只是一个具体的衡量点:许多年前,我对两个进行了基准测试 我的哈希算法的版本:

unsigned
hash( char const* s )
{
    unsigned h = 0;
    while ( *s != '\0' ) {
        h = 127 * h + (unsigned char)*s;
        ++ s;
    }
    return h;
}

and

unsigned
hash( char const* s )
{
    unsigned h = 0;
    while ( *s != '\0' ) {
        h = (h << 7) - h + (unsigned char)*s;
        ++ s;
    }
    return h;
}

在我对它进行基准测试的每台机器上,第一台机器的速度至少和 第二。有些令人惊讶的是,它有时更快(例如在一个 Sun Sparc)。当硬件不支持快速乘法(和 大多数当时没有),编译器将转换乘法 转换成移位和加/减的适当组合。因为它 知道了最终的目标,它有时可以在少于指令的情况下这样做 当你明确地写出移位和加法/减法时。

请注意,这是15年前的事了。希望编译器 从那以后就越来越好了,所以你可以指望 编译器做正确的事情,可能比你做的更好。(另外, 这段代码看起来如此C'ish的原因是因为它是15年前的事情了。 显然,我今天会使用std::string和迭代器。)

我同意德鲁·霍尔的明确回答。不过,答案可能需要一些额外的注释。

对于绝大多数软件开发人员来说,处理器和编译器已经不再与问题相关。我们大多数人远远超出了8088和MS-DOS。它可能只与那些仍在开发嵌入式处理器的人有关……

在我的软件公司,Math (add/sub/mul/div)应该用于所有数学。 当数据类型之间转换时应该使用Shift。字节长度为n>>8,而不是n/256。