Walter Bright的《optimization Immutable and Purity》可能值得一看，它不是一个概要测试，但向您展示了手写和编译器生成ASM之间的区别。Walter Bright写优化编译器，所以值得一看他的其他博客文章。

尽管C语言“接近”于对8位、16位、32位和64位数据的低级操作，但仍有一些C语言不支持的数学操作通常可以在某些汇编指令集中优雅地执行:

Fixed-point multiplication: The product of two 16-bit numbers is a 32-bit number. But the rules in C says that the product of two 16-bit numbers is a 16-bit number, and the product of two 32-bit numbers is a 32-bit number -- the bottom half in both cases. If you want the top half of a 16x16 multiply or a 32x32 multiply, you have to play games with the compiler. The general method is to cast to a larger-than-necessary bit width, multiply, shift down, and cast back: int16_t x, y; // int16_t is a typedef for "short" // set x and y to something int16_t prod = (int16_t)(((int32_t)x*y)>>16);` In this case the compiler may be smart enough to know that you're really just trying to get the top half of a 16x16 multiply and do the right thing with the machine's native 16x16multiply. Or it may be stupid and require a library call to do the 32x32 multiply that's way overkill because you only need 16 bits of the product -- but the C standard doesn't give you any way to express yourself. Certain bitshifting operations (rotation/carries): // 256-bit array shifted right in its entirety: uint8_t x[32]; for (int i = 32; --i > 0; ) { x[i] = (x[i] >> 1) | (x[i-1] << 7); } x[0] >>= 1; This is not too inelegant in C, but again, unless the compiler is smart enough to realize what you are doing, it's going to do a lot of "unnecessary" work. Many assembly instruction sets allow you to rotate or shift left/right with the result in the carry register, so you could accomplish the above in 34 instructions: load a pointer to the beginning of the array, clear the carry, and perform 32 8-bit right-shifts, using auto-increment on the pointer. For another example, there are linear feedback shift registers (LFSR) that are elegantly performed in assembly: Take a chunk of N bits (8, 16, 32, 64, 128, etc), shift the whole thing right by 1 (see above algorithm), then if the resulting carry is 1 then you XOR in a bit pattern that represents the polynomial.

尽管如此，除非有严重的性能限制，否则我不会求助于这些技术。正如其他人所说，汇编代码比C代码更难记录/调试/测试/维护:性能的提高伴随着一些严重的代价。

编辑:3。溢出检测在汇编中是可能的(在C中不能真正做到)，这使得一些算法更容易。

下面是一个真实的例子:固定点在旧编译器上进行乘法运算。

这些不仅在没有浮点数的设备上很方便，在精度方面也很出色，因为它们可以提供32位精度和可预测的错误(浮点数只有23位，很难预测精度损失)。即在整个范围内均匀的绝对精度，而不是接近均匀的相对精度(浮点数)。

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现代编译器很好地优化了这个定点示例，因此对于仍然需要特定于编译器的代码的更现代的示例，请参见

获得64位整数乘法的高部分:使用uint64_t for 32x32 => 64位乘法的便携版本在64位CPU上无法优化，因此你需要intrinsic或__int128来在64位系统上实现高效的代码。 Windows 32位上的_umul128: MSVC在将32位整数转换为64时并不总是做得很好，因此intrinsic有很大帮助。

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C语言没有完整的乘法运算符(由n位输入产生2n位)。在C语言中表达它的通常方法是将输入转换为更宽的类型，并希望编译器能够识别输入的上半部分是不有趣的:

// on a 32-bit machine, int can hold 32-bit fixed-point integers.
int inline FixedPointMul (int a, int b)
{
  long long a_long = a; // cast to 64 bit.

  long long product = a_long * b; // perform multiplication

  return (int) (product >> 16);  // shift by the fixed point bias
}

这段代码的问题在于，我们做了一些不能直接用c语言表达的事情。我们希望将两个32位的数字相乘，得到一个64位的结果，并返回中间的32位。然而，在C语言中这个乘法是不存在的。您所能做的就是将整数提升为64位，并执行64*64 = 64乘法。

x86(以及ARM、MIPS和其他)可以在一条指令中完成乘法运算。一些编译器过去常常忽略这一事实，并生成调用运行时库函数来进行相乘的代码。移位到16也经常由库例程完成(x86也可以做这样的移位)。

所以我们只剩下一两个乘法库调用。这造成了严重的后果。不仅移位速度较慢，而且在整个函数调用中必须保留寄存器，而且对内联和展开代码也没有帮助。

如果你在(内联)汇编器中重写相同的代码，你可以获得显著的速度提升。

除此之外:使用ASM并不是解决问题的最佳方法。大多数编译器允许你以内在的形式使用一些汇编指令，如果你不能用c语言表达它们。例如，VS.NET2008编译器将32*32=64位的mul公开为__emul，将64位的移位公开为__ll_rshift。

使用intrinsic，你可以以一种c编译器有机会理解发生了什么的方式重写函数。这允许代码内联，寄存器分配，公共子表达式消除和常量传播也可以完成。与手工编写的汇编程序代码相比，您将获得巨大的性能改进。

供参考:VS.NET编译器的定点mul的最终结果是:

int inline FixedPointMul (int a, int b)
{
    return (int) __ll_rshift(__emul(a,b),16);
}

定点除法的性能差异更大。通过编写几行asm代码，我对除法重的定点代码进行了10倍的改进。

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使用Visual c++ 2013为这两种方式提供了相同的汇编代码。

2007年的gcc4.1也很好地优化了纯C版本。(Godbolt编译器资源管理器没有安装任何早期版本的gcc，但即使是较旧的gcc版本也可以在没有intrinsic的情况下做到这一点。)

在Godbolt编译器资源管理器上查看用于x86(32位)和ARM的source + asm。(不幸的是，它没有任何旧到足以从简单的纯C版本生成糟糕代码的编译器。)

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现代cpu可以做一些C语言根本没有操作符的事情，比如popcnt或位扫描来查找第一个或最后一个设置位。POSIX有一个ffs()函数，但是它的语义不匹配x86 bsf / bsr。见https://en.wikipedia.org/wiki/Find_first_set)。

一些编译器有时可以识别一个计数整数中设置位数的循环，并将其编译为popcnt指令(如果在编译时启用)，但在GNU C中使用__builtin_popcnt要可靠得多，或者在x86上(如果你的目标硬件是SSE4.2: _mm_popcnt_u32 from < immintrinh >)。

或者在c++中，赋值给std::bitset<32>并使用.count()。(在这种情况下，该语言已经找到了一种方法，可以通过标准库可移植地公开popcount的优化实现，以一种总是编译为正确的方式，并且可以利用目标支持的任何东西。)参见https://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_weight#Language_support。

类似地，ntohl可以在一些具有它的C实现上编译为bswap(用于端序转换的x86 32位字节交换)。

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intrinsic或手写asm的另一个主要领域是使用SIMD指令进行手工向量化。编译器对于dst[i] += src[i] * 10.0;这样的简单循环并不糟糕，但是当事情变得更复杂时，编译器通常做得很糟糕，或者根本不自动向量化。例如，你不太可能得到任何像如何实现atoi使用SIMD?由编译器从标量代码自动生成。

http://cr.yp.to/qhasm.html有很多例子。

我需要对192位或256位的每次中断进行移位操作，每50微秒发生一次。

它通过一个固定的映射(硬件限制)实现。使用C语言，制作它只需要大约10微秒。当我把它翻译到Assembler时，考虑到这个映射的特定特性，特定的寄存器缓存，并使用面向位的操作;它只花了不到3.5微秒的时间。

，问了这个问题，并给出了使用汇编的利弊。