位操作以替换 IF 语句并提高性能答案

【问题标题】：Bit manipulation to replace IF statement and improve performance位操作以替换 IF 语句并提高性能
【发布时间】：2014-05-29 15:55:46
【问题描述】：

我可以替换下面的 IF 语句：

if(condition){
    x += y;
}

与：

x = x + ((y - x) * (condition));

删除分支。

有没有办法避免上面的乘法并用按位操作来代替它以使其更快？

【问题讨论】：

等等，这似乎不对。不应该是x + (y * (condition))吗？
大多数现代处理器提供无分支条件赋值。确保你衡量你最终得到的任何“优化”，以确保你没有放慢速度。
@harold 你是对的。操作码相当于if(condition){ x = y };
@harold：顺便说一句，它应该是 x + (y * !!(condition)) ，将条件（算术）表达式（如果是这样的话）转换为逻辑 1 或 0
在 2 的赞美机器上，您可以 & 和 -condition。但是这种优化对于一个体面的编译器是没有意义的（除了混淆），而且实际上可能会使事情变得更糟。

【解决方案1】：

如果没有衡量您的应用程序的预期使用情况，请不要这样做。

为什么不呢。

现代编译器已经可能检测到这些模式并将其转换为条件移动。

现代 CPU 在“时间之前”推测性地运行代码，这可能比复杂的位表达式更快；此外，还有一个分支目标缓冲区，它可以记住本地循环中的决策，然后根据 BTB 提前推测性地运行您的代码。

如前所述：如果没有衡量您的应用程序的预期使用情况，请不要这样做。不要在任意基准上进行测试，这在大多数情况下会产生误导（因此代价高昂）的结果。当然，更喜欢算法和架构优化而不是这种微优化；从长远来看，保持代码可维护通常更便宜；不要在未定义的行为和高度专业化的代码上建立您的业务：

您的 C 或 C++ 向导是否足以验证您的“优化”的正确性？您是否考虑过无符号溢出和未定义的行为 w.r.t.签名溢出？输入促销信息？

我认为答案是否定的，因为您寻求帮助，但没有意识到您的示例中使用的类型至关重要但未提及。

【讨论】：

【解决方案2】：

这种优化实际上永远不会提高您的性能。编译器在优化你的代码方面做得比你用这些便宜的技巧做得更好。同样在这种情况下，您实际上会增加代码的复杂性，使其降低效率。将始终必须执行乘法并执行加法。

【讨论】：

【解决方案3】：

if(condition){
    x += y;
}

是

if(condition){
    x =x+ y;
}

所以你可以写成，

x = x + ((y) * (condition));

仅当条件为0 或1 时。如果条件可以是任何其他值，那么这将不起作用。

x = x + ((y - x) * (condition));

即使条件只导致0 或1 也不正确，因为它等同于，

  if(condition){
        x=y;
    }

【讨论】：

【解决方案4】：

不太确定您是否可以击败整数乘法。在某些处理器上，它需要一个时钟。

假设 0/1 条件：

x+= condition * y;

或者：

x+= (- condition) & y;

【讨论】：

【解决方案5】：

在尝试评估之前，您应该为每个变量添加类型。人们可能有不同的假设。另外我的建议是不要那样做。即使你现在做对了，维护起来也将成为一场噩梦。

【讨论】：

【解决方案6】：

将其移一位，将其向上移动到符号位，然后将其向下移动，并一直使用符号扩展名，您会得到全一或全零。

x + (( y -x) & (((!!condition)<<31)>>31)

不过，这取决于平台。

【讨论】：

高度专业化、不可读、未定义、高度依赖平台。完全没有解释。
"将其移至符号位" 这是未定义的行为。
是的，我并不是说这是一个好主意，但这是那个家伙要求的。
@FilipeGonçalves：在这种情况下不是 =) 假设您获得了符号扩展（您在大多数平台上都这样做），您会一直复制符号位 - 所以要么所有位都为零，要么全部为一。
(((!!condition)<<31)>>31) 仅当它有位时才给出 1，否则它给出 0，请编辑。