C++ 这是一种微优化的形式吗

Question

这是微优化，还是根本优化？

void Renderer::SetCamera(FLOAT x, FLOAT y, FLOAT z) {
    // Checking for zero before doing addition?
    if (x != 0) camX += x;
    if (y != 0) camY += y;
    if (z != 0) camZ += z;

    // Checking if any of the three variables are not zero, and performing the code below.
    if (x != 0 | y != 0 | z != 0) {
        D3DXMatrixTranslation(&w, camX, camY, camZ);
    }
}

在具有 vector.size() 条件的情况下运行 for.. 循环会强制应用程序在每个循环中重新计算向量中的元素吗？

std::vector<UINT> vect;

INT vectorSize = vect.size();
for (INT Index = 0; Index < vectorSize; Index++) {
// Do vector processing
}

// versus:

std::vector<UINT> vect;

for (INT Index = 0; Index < vect.size(); Index++) {
// Do vector processing
}

我正在使用 Visual Studio，至于第二个问题，编译器似乎可以优化，但我不确定。

Answer 1

根据向量的实现，编译器可能理解也可能不理解大小没有改变。毕竟，你在循环中调用了不同的向量函数，其中任何一个都可能改变大小。

既然向量是一个模板，那么编译器就知道它的一切，所以如果它真的很努力，它可以理解大小不会改变，但这可能是太多的工作。 p>

通常，你会想这样写：

for (size_t i = 0, size = vect.size(); i < size; ++i)
    ...

虽然我们这样做了，但迭代器也使用了类似的方法：

for (list<int>::iterator i = lst.begin(), end = lst.end(); i != end; ++i)
    ...

---

编辑：我错过了第一部分：

这是优化吗？

if (x != 0) camX += x;
if (y != 0) camY += y;
if (z != 0) camZ += z;

没有。首先，即使它们是 int，也不会是优化，因为当值可能大部分时间不为零时检查和分支是更多的工作。

其次，更重要的是，它们是浮动的。这意味着除了you shouldn't directly compare them to 0 之外，它们基本上几乎永远不会完全等于 0。所以ifs 的正确率为 99.9999%。

同样的事情也适用于：

if (x != 0 | y != 0 | z != 0)

但是，在这种情况下，由于矩阵转换的成本可能很高，您可以这样做：

#define EPS 1e-6 /* epsilon */
if (x > EPS || x < -EPS || y > EPS || y < -EPS || z > EPS || z < -EPS)

现在是的，与矩阵乘法相比，这可能是一种优化。

还要注意，我使用了||，如果例如从一开始x > EPS 为真（它不会计算其余部分），它就会短路，但| 不会发生。

Answer 2

我怀疑在许多架构上，前三行是反优化，因为它们可能会引入浮点比较然后分支，这可能比总是做加法要慢（即使它是浮点数）。

另一方面，在进行转换之前确保至少有一个分量不为零。

对于您的第二种情况，size 必须是恒定时间，并且几乎可以肯定会被内联以直接访问vector 的大小。它很可能是完全可优化的。也就是说，有时它可以通过保存大小来使代码/循环更易于阅读，因为这清楚地表明您在断言循环期间大小不会改变。

Answer 3

首先，关于vector.size()，见 this SO question。附带说明一下，我还没有看到 std::vector::size() 不是 O(1) 的实现。

if (x != 0) camX += x; 这个cmp 和随后的jne 但是无论如何都比简单地添加变量x 要慢。 编辑：除非您预计camX 上的缓存未命中率超过 50%

Answer 4

第一个可能是悲观的，检查 0 可能比加法慢。最重要的是，在调用D3DXMatrixTranslation 之前的检查中，您使用| 而不是短路逻辑或||。由于函数调用之前的检查可能会节省时间（甚至在语义上是必要的），因此将整个代码包装在该检查中，

void Renderer::SetCamera(FLOAT x, FLOAT y, FLOAT z) {

    if (x != 0 || y != 0 || z != 0) {
        camX += x;
        camY += y;
        camZ += z;
        D3DXMatrixTranslation(&w, camX, camY, camZ);
    }
}

如果x、y和z全部为零，则无需执行任何操作，否则，执行所有操作。

其次，如果编译器可以确定循环运行时大小没有改变，则编译器可以将vector.size() 提升到循环之外。如果编译器无法确定，则不得将size() 计算提升到循环之外。

当您知道大小不会改变时自己这样做是一种好习惯。