将 float 数组与 int 数组进行比较答案

【问题标题】：Compare float array as int array将 float 数组与 int 数组进行比较
【发布时间】：2015-10-23 16:42:50
【问题描述】：

我需要对已排序数字数组进行优化的二进制搜索算法。我这样做了，发现使用浮点数存储数字比使用整数更快，因为最后我必须计算

(frameNumber-this->frameNumber[imin])/(this->frameNumber[imax]-this->frameNumber[imin])

this->frameNumber[imin] 是小于等于frameNumber 的最大帧数，this->frameNumber[imax] 是大于等于的最小帧数。该代码用于计算这两个关键帧之间的进度。 frameNumber 数组是静态的。我只需要排序一次。但是通过二分查找和上面的代码来多次访问它来计算进度。

从 int 到 float 的转换花费了一些周期。然后我发现在asm中有很多fpu指令。我担心它们可能比整数慢。

所以问题来了。我可以将排序后的浮点数数组转换为 int* 并对其运行二进制搜索吗？

这意味着：

void binary_search(float key,float* array,...)
{
    int key_integer=*(int*)&key;
    int* array_intege(int*)array;
    binary_search_for_integers(key_integer,array_integer,...);
}

还是我上面的结论是错误的？（比如把int转换成float就不是那么费钱了，还是浮点之间的比较和整数一样快？

非常感谢！

【问题讨论】：

你的问题不清楚，但直接的答案是不，你不能像这样转换数组。
通常，这不起作用——它将每个元素的位解释为整数而不是浮点数。但是，IEEE 浮点有一个有趣的怪癖，即如果将其解释为相同长度的整数，它们会保持顺序。因此，如果您的系统上的 sizeof(int)==sizeof(float) 并且没有任何值是 NaN，则您的二进制搜索实际上可以工作。但 C 或 C++ 标准不保证这一点。
它也不适用于负数。
在我的机器上进行一些测试后，如果浮点数组中的值都是正数，它在 VS2012 中有效。负值将以相反的顺序排列（这是因为浮点数使用符号位而不是二进制补码）。编辑：看起来你打败了我。
int32_t 在 C 标准 C99 中是 32 位的，但未定义浮点大小，它只需要有一个最小范围。 en.wikipedia.org/wiki/C_data_types

标签： c++ c floating-point floating-point-conversion

【解决方案1】：

这似乎是个坏主意。正如@rlbond 指出的那样，对浮点数据使用整数比较实际上会产生一个正确排序的浮点数组。（请参阅http://www.h-schmidt.net/FloatConverter/IEEE754.html 以使用浮点数的二进制表示。）在使用之前检查sizeof(int32_t) == sizeof(float)。

真的不需要像这样的 hack。 float 比较并不比 int 比较贵很多， 在现代硬件上。（Intel Haswell：ucomiss 是 1 uop，每个周期吞吐量 1。与内存操作数相比是 2 uop，但没有微融合。它不能像 cmp/jcc 那样进行宏融合）但是，FP add/sub 和 FP mul 比它们的整数等效项具有更高的延迟，并且吞吐量更低。将整个数组转换为 float 似乎很愚蠢，因为您想在最后使用最小值和最大值进行一些 FP 数学运算。

load-and-convert-int-to-float 指令 (x86 cvtsi2ss (signed-integer 2 scalar single)) 与普通加载 (movss )。

如果您的数据最初是整数，并且您只使用其中的一部分，请使用int（避免转换为以后不再需要的值）。如果您确实访问了所有数据，并且只将您的数据用作浮点数，则将其存储为float。如果你同时使用它，最好将它存储为int，这样当你将它用作整数时它会更快，而当你将它用作浮点数时，速度几乎相同。

从您的代码示例中，您只是在使用最小值和最大值位置的值？在数组中查找最小值和最大值比对整个数组进行排序要快得多。 min/max 甚至使用压缩最小指令进行矢量化。

许多平台没有现代 Intel CPU 那样快的浮点，所以不要过度使用浮点。

【讨论】：

Nonono 不是最小值和最大值。我从link 修改了代码，imin 和 imax 只是两个迭代器。 'this->frameNumber[imin]' 是小于等于 'frameNumber' 的最大 frameNumber，而 'this->frameNumber[imax]' 是大于等于的最小 frameNumber。该代码用于计算这两个关键帧之间的进度。所以我只会把它全部用作花车。该数据是静态的。我只需要在从硬盘加载它时对其进行排序和转换。