如何执行运算符重载以避免c ++中的if条件？

Question

我举以下例子来说明我的问题：

 bool bSign;
 // bSign will be set depending on some criteria, which is omitted here.
 // b[][][] is a float array, which is initialized in the program  
 for(int i=0; i<1000; i++)
     for(int j=0; j<10000; j++)
         for(int k=0; k<10000; k++)
             if(bSign)
                 a[i][j][k] = (b[i][j][k]>500);
             else
                 a[i][j][k] = (b[i][j][k]<500);

在上面的代码中，我必须依靠bSign 来设计我应该使用的那种运算符（> 或<）来设置输出变量a。但是，我发现它的成本很高，因为它是在很长的 for 循环中完成的。关于如何摆脱这种情况的任何想法？

Answer 1

如果你的编译器知道bSign 在循环期间不会改变，它应该 能够对此进行优化。让它const 会有所帮助。

如果由于某种原因没有发生这种情况，您可以将if (bSign) 移出以包围整个嵌套循环集。 （基本上，手动执行您希望编译器为您执行的操作。）

除此之外，您还依赖于分支预测（其成功将取决于您的数据的性质）。

不过，运算符重载与此完全无关。

不过，确实，这种迭代是不会有效率的。找不到更好的算法吗？

Answer 2

正如许多人所说，最好将if 语句移出循环（如果可能的话）。为了防止代码重复，你可以使用函数指针，但如果有真正的调用可能会更糟。通话费用不仅仅是简单的if。如果编译器可以内联它们就可以了。

您也可以通过这种方式使用模板元编程（本例中为简单的模板算法）：

 template<typename ComparatorT>
 void doTheWork(float ***a, const float ***b, ComparatorT comparator)
 {
     for(int i=0; i<1000; i++)
         for(int j=0; j<10000; j++)
             for(int k=0; k<10000; k++)
                 a[i][j][k] = comparator(b[i][j][k], 500);
 }

 ...
 // Usage.
 bool bSign;
 ...
 if (bSign) {
     doTheWork(a, b, std::greater<float>());
 } else {
     doTheWork(a, b, std::larger<float>());
 }

编译器可以内联comparator 的调用（这比使用函数指针要容易得多），并且它几乎就像您编写两个不同的循环一样工作。 comparator 对象可以真正创建，但通常并不重要。一个缺点是它经常产生难以阅读的代码。

Answer 3

你能把检查移出循环吗？

if (bSign)
    for(int i=0; i<1000; i++)
        for(int j=0; j<10000; j++)
            for(int k=0; k<10000; k++)
                a[i][j][k] = (b[i][j][k]>500);
else
    for(int i=0; i<1000; i++)
        for(int j=0; j<10000; j++)
            for(int k=0; k<10000; k++)
                a[i][j][k] = (b[i][j][k]<500);

Answer 4

我认为你不能在你的程序中摆脱这样的 if。但是您可以帮助处理器更快地运行您的程序。考虑对b 数组进行排序（如果无法更改b，则进行复制和排序）。这应该有助于按处理器预测分支。当然要进行一些基准测试，以确保不会比您当前的代码差。

Answer 5

我不确定这是否更快（您必须进行性能检查），但您可以使用函数指针避免所有 if 语句。

int comparisonValue = 500;
auto greater = [comparisonValue](float val) {
    return val > comparisonValue;
};
auto lesser = [comparisonValue](float val) {
    return val < comparisonValue;
};

bool bSign;
// bSign will be set depending on some criteria, which is omitted here.
// b[][][] is a float array, which is initialized in the program  
decltype(greater)* funcPtr;

if(bSign) {
    funcPtr = &greater;
} else {
    funcPtr = &lesser;
}


for(int i=0; i<1000; i++)
    for(int j=0; j<10000; j++)
        for(int k=0; k<10000; k++)
            a[i][j][k] = (*funcPtr)(b[i][j][k]);

Answer 6

你为什么不这样用呢？;

  a[i][j][k] = (bSign == (b[i][j][k] > 500)) && (b[i][j][k] != 500);