函数的执行时间

Question

我试图减少这个函数的执行时间，我把执行时间缩短到了

系统：0.001s

有什么办法可以进一步减少这个函数的执行时间？

 int function(uint32_t *r, const uint32_t *a, const uint32_t *b, int n)
   {
      int i;
      uint32_t ri, c=0;
      for (i = 0; i < n; i ++)
          {
             ri = a[i] + b[i] + c;
             c = ((ri < a[i]) || ((ri == a[i]) && c));
             r[i] = ri;
          }
      return ((int) c);
   }

Answer 1

我猜，您大部分时间都在条件表达式中丢失：如果大多数现代 CPU 无法正确预测它们，大多数现代 CPU 讨厌分支。因此，大多数循环引入的分支都很好，因为它们在整个循环中只会被错误预测一次。然而，在进位条件下进行分支可能会导致 50% 的分支被错误预测，并且每个错误预测值 10 到 20 个周期。更糟糕的是，&& 和 || 运算符是序列点，这对优化器来说是一个障碍。

所以，我会尝试消除这些条件：

int function(uint32_t *r, const uint32_t *a, const uint32_t *b, int n) {
    int i;
    uint64_t ri, c=0;
    for (i = 0; i < n; i ++) {
        ri = (uint64_t)a[i] + (uint64_t)b[i] + c;
        c = ri >> 32;
        r[i] = (uint32_t)ri;
    }
    return ((int) c);
}

在这里，我使用了 64 位算术，因为现代 CPU 执行 64 位算术与 32 位算术一样快。但是，如果 64 位算术在您的硬件上速度较慢，您可以回退到 32 位算术：

int function(uint32_t *r, const uint32_t *a, const uint32_t *b, int n) {
    int i;
    uint32_t ri, c=0;
    for (i = 0; i < n; i ++) {
        uint32_t curA = a[i], curB = b[i];
        uint32_t lowA = curA & 0xffffu, highA = curA >> 16;
        uint32_t lowB = curB & 0xffffu, highB = curB >> 16;
        uint32_t lowR = lowA + lowB + c;
        uint32_t highR = highA + highB + (lowR >> 16);
        c = highR >> 16;
        r[i] = (highR << 16) + lowR;
    }
    return ((int) c);
}

尽管这看起来像一个怪物，但它只有 12 个简单的操作，应该在所有硬件上以一个周期的延迟执行，即。 e.整个循环体的计算应该少于 12 个周期，因此，瓶颈应该是内存总线（这是你无法避免的）。

Answer 2

您可以摆脱下标符号并改用指针算法，据说这样更快，但是我不知道实际节省了多少 CPU 时间。

 int function(uint32_t *r, const uint32_t *a, const uint32_t *b, int n)
   {
      int i;
      uint32_t ri, c=0;
      for (i = 0; i < n; i ++)
          {
             ri = *(a + i) + *(b + i) + c;
             c = ((ri < *(a + i)) || ((ri == *(a +i)) && c));
             *(r + i) = ri;
          }
      return ((int) c);
   }

原因见：Accessing array values via pointer arithmetic vs. subscripting in C

Answer 3

c = (ri