if(a<901)是否比if(a<=900)快?

与这个简单示例中的情况不同,但循环复杂代码的性能略有变化。我想这需要对生成的机器代码进行一些处理,以防它是真的。


当前回答

对于浮点代码,甚至在现代体系结构上,<=比较可能确实会慢一些(一条指令)。这是第一个函数:

int compare_strict(double a, double b) { return a < b; }

在PowerPC上,首先执行浮点比较(更新条件寄存器cr),然后将条件寄存器移动到GPR,将“比较小于”位移位到位,然后返回。它需要四个指令。

现在考虑一下这个函数:

int compare_loose(double a, double b) { return a <= b; }

这需要与上面的compare_strict相同的工作,但现在有两个有趣的位:“小于”和“等于”。这需要一个额外的指令(cror-condition寄存器逐位OR)将这两个位组合为一。因此,compare_sloose需要五条指令,而compare_sstrict需要四条指令。

您可能认为编译器可以这样优化第二个函数:

int compare_loose(double a, double b) { return ! (a > b); }

然而,这将错误地处理NaN。NaN1<=NaN2和NaN1>NaN2都需要评估为假。

其他回答

在C和C++中,编译器的一个重要规则是“仿佛”规则:如果执行X的行为与执行Y的行为完全相同,那么编译器可以自由选择使用哪一个。

在您的情况下,“a<901”和“a<=900”总是具有相同的结果,因此编译器可以自由编译任一版本。无论出于什么原因,如果一个版本更快,那么任何高质量的编译器都会为更快的版本生成代码。因此,除非您的编译器生成异常糟糕的代码,否则两个版本的运行速度将相等。

现在,如果你有一种情况,两位代码总是会产生相同的结果,但编译器很难证明,和/或编译器很难证实哪个版本更快,那么你可能会得到不同的代码以不同的速度运行。

PS如果处理器支持单字节常量(更快)和多字节常量(更慢),则原始示例可能以不同的速度运行,因此与255(1字节)进行比较可能比与256(2字节)进行对比更快。我希望编译器做任何更快的事情。

TL;DR答案

对于架构、编译器和语言的大多数组合,<不会比<=快。

完整答案

其他答案都集中在x86架构上,我不太了解ARM架构(您的示例汇编程序似乎是这样),无法对生成的代码进行具体评论,但这是一个非常特定于架构的微优化示例,很可能是反优化,也可能是优化。

因此,我认为这种微优化是货物崇拜编程的一个例子,而不是最佳软件工程实践。

反例

可能有一些架构是优化的,但我知道至少有一种架构可能是相反的。古老的Transputer体系结构只有等于和大于或等于的机器代码指令,因此所有比较都必须从这些原语构建。

即使如此,在几乎所有的情况下,编译器都可以以这样的方式对求值指令进行排序,即在实践中,没有任何比较比任何其他比较都有任何优势。但最坏的情况是,它可能需要添加反向指令(REV)来交换操作数堆栈上的前两项。这是一个单字节指令,它需要一个周期才能运行,因此开销最小。

总结

像这样的微优化是优化还是反优化取决于您正在使用的特定架构,因此养成使用特定架构的微优化的习惯通常是一个坏主意,否则您可能会在不合适时本能地使用微优化,看起来这正是您正在阅读的书所倡导的。

我认为两者都不快。编译器在每个条件下生成具有不同值的相同机器代码。

if(a < 901)
cmpl  $900, -4(%rbp)
jg .L2

if(a <=901)
cmpl  $901, -4(%rbp)
jg .L3

我的示例if来自Linux上x86_64平台上的GCC。

编译器编写者是非常聪明的人,他们认为这些事情以及我们大多数人认为理所当然的其他事情。

我注意到,如果它不是常数,那么在这两种情况下都会生成相同的机器代码。

int b;
if(a < b)
cmpl  -4(%rbp), %eax
jge   .L2

if(a <=b)
cmpl  -4(%rbp), %eax
jg .L3

从历史上看(我们所说的是20世纪80年代和90年代初),有些架构是这样的。根本问题是整数比较本质上是通过整数减法实现的。这导致了以下情况。

Comparison     Subtraction
----------     -----------
A < B      --> A - B < 0
A = B      --> A - B = 0
A > B      --> A - B > 0

现在,当A<B时,减法必须借用高位才能正确进行减法,就像你用手进行加法和减法时一样。这个“借用”位通常被称为进位位,可以通过分支指令进行测试。如果减法等于零,则将设置第二位,称为零位,这意味着相等。

通常至少有两条条件分支指令,一条在进位位上分支,另一条在零位上分支。

现在,为了了解问题的核心,让我们扩展上一个表,以包括进位和零位结果。

Comparison     Subtraction  Carry Bit  Zero Bit
----------     -----------  ---------  --------
A < B      --> A - B < 0    0          0
A = B      --> A - B = 0    1          1
A > B      --> A - B > 0    1          0

因此,实现a<B的分支可以在一条指令中完成,因为进位位仅在这种情况下是清除的,即,

;; Implementation of "if (A < B) goto address;"
cmp  A, B          ;; compare A to B
bcz  address       ;; Branch if Carry is Zero to the new address

但是,如果我们想进行小于或等于的比较,我们需要对零标志进行额外的检查,以捕捉相等的情况。

;; Implementation of "if (A <= B) goto address;"
cmp A, B           ;; compare A to B
bcz address        ;; branch if A < B
bzs address        ;; also, Branch if the Zero bit is Set

因此,在某些机器上,使用“小于”比较可能会节省一条机器指令。这在亚兆赫处理器速度和1:1 CPU与内存速度比的时代是相关的,但在今天几乎完全不相关。

只有当制造计算机的人不擅长布尔逻辑的时候。他们不应该这样。

每个比较(>=<=><)都可以以相同的速度进行。

每一次比较都只是一次减法(差值),看看它是正还是负。(如果设置了msb,则数字为负数)

如何检查a>=b?Sub a-b>=0检查a-b是否为正。如何检查a<=b?Sub 0<=b-a检查b-a是否为正。如何检查a<b?Sub a-b<0检查a-b是否为负。如何检查a>b?Sub 0>b-a检查b-a是否为负。

简单地说,对于给定的操作,计算机可以在引擎盖下面执行以下操作:

a>=b==msb(a-b)==0a<=b==msb(b-a)==0a>b==msb(b-a)==1a<b==msb(a-b)==1

当然,计算机实际上也不需要执行==0或==1。对于==0,它可以将电路中的msb反相。

无论如何,他们肯定不会将a>=b计算为a>b||a==b lol