C++ 条件运算符性能答案

【问题标题】：C++ Conditional operator performanceC++ 条件运算符性能
【发布时间】：2012-09-07 15:24:29
【问题描述】：

我有一个条件语句 expensive_foo() 在 99.9% 的情况下是错误的。我有一个条件语句bar，这在大约 50% 的情况下是正确的。

如果两个陈述都是真的，我希望采取一些行动。所以我几乎可以肯定知道expensive_foo() 是假的，我只想在bar 是真的时检查它。

仅当bar 为真时，下面的代码是否会检查expensive_foo()？还是每次都会检查expensive_foo()？

if ( bar && expensive_foo() )
{
    ...
}

或者我需要做一个这样的结构：

if ( bar )
{
    if ( expensive_foo() )
    {
        ...
    }
}

【问题讨论】：

逻辑布尔运算符短路，除非重载，也就是 yes，foo 只有在 bar 为真时才会被检查。不过，我不得不承认，我没有看到保存单个布尔比较对性能的好处..
好吧，提出这个问题会很聪明。
那么，你是bar && heavy_method_yielding_foo()还是foo = heavy_method(); if(bar && foo) ...？
这些都是重要的细节，没有这些，回答这个问题基本上是不可能的（或者答案不是你真正想要的）。
因为在您修改后，它不再适用。然后你编辑回来。

【解决方案1】：

逻辑与运算符&& 是短路的，这意味着当且仅当第一个操作数被评估为true 时，才能保证第二个操作数被评估。 if (bar && foo) 和 if (bar) if (foo) 的条件相同。

鉴于foo 的计算成本很高，您几乎绝对应该首先检查bar。尽管分支预测器无法很好地预测 bar，但与 foo 的计算相比，这只是一个很小的影响。

因此结构应该是：

if (bar)
{
    if (bool const foo = compute())   // expensive
    {
        // ...
    }
}

请注意，所有这些结构都意味着我们可能会或可能不会调用compute()。如果您需要无条件调用函数，那么您应该将其设为 first 检查。在这种情况下，应该利用对结果的成功分支预测。

【讨论】：

这只是语义上的，而不是性能方面的。如果 bar 和 foo 没有副作用，编译器仍然可以重新排序它们，从而导致性能损失。
@usr：我很确定它不能。
@DeadMG 编译器可以根据标准做任何不改变程序行为的事情。如果没有观察到行为变化，编译器可以做到这一点。（OP 编辑了帖子，虽然告诉我们 foo 实际上是 foo_expensive()。这让我的观点没有实际意义，尽管它是正确的）。
@DeadMG 取决于。如果它们有副作用，则编译器无法重新排序副作用。否则，您无法观察到差异。
@Kolyunya：编号if (bar && compute()) 与if (bar) { if (compute()) { /* .. */ } } 相同。这是安全和好的。我只是想你可能想存储compute() 的结果，或者有一个else 分支。但如果您不这样做，请随意将所有内容归为一个条件。

【解决方案2】：

只有在bar 为真的情况下，这两个代码才会检查foo。在第一种情况下，这是由语言惰性布尔表达式求值来保证的（实际上可以在某些编译器中显式关闭，但默认情况下是开启的）。

【讨论】：

【解决方案3】：

其他答案都不错，但我在质疑前提。

如果您查询的谓词在 99.9% 的情况下为假，这类似于在 2000 个条目的列表中进行线性搜索，您要查找的项目可能以大致相等的概率出现在任何地方。

在这种情况下，通常人们会尝试以不同的方式组织列表，以便进行 O(logN)（或更好）搜索而不是 O(N)。我不知道你能不能做到这一点，但这是我要关注的地方。

当以高度偏斜的概率提出问题时，如果可以消除偏斜，这可能是一个很大的加速机会。（假设大部分时间都花在了这个活动上。如果不是，那么这一点就没有实际意义了。）

【讨论】：

【解决方案4】：

如果两者的优化装配不完全相同，我会感到惊讶。如果 bar 为 false，则永远不会调用昂贵的 foo()。

【讨论】：

【解决方案5】：

我看到一个评论说编译器可以重新排序操作，我倾向于这个观点。改进顺序程序的自动并行化的努力已经产生了更好的编译器，它帮助程序员避免从他们的程序中进行复杂的并行化例程。编译器可以重新排序操作，只要重新排序不违反/恶化局部性，或者在广义上不违反程序的实际意图。

但我怀疑编译器会尝试重新排序条件语句喜欢：

  if ( bar && expensive_foo() )

如果把成本较低的布尔函数放在开头，肯定可以节省一些时间。

【讨论】：