如果我做:
int x = 4;
pow(2, x);
这真的比仅仅做效率低得多吗:
1 << 4
?
是的。显示这一点的一种简单方法是编译以下两个执行相同操作的函数,然后查看反汇编。
#include <stdint.h>
#include <math.h>
uint32_t foo1(uint32_t shftAmt) {
return pow(2, shftAmt);
}
uint32_t foo2(uint32_t shftAmt) {
return (1 << shftAmt);
}
cc -arch armv7 -O3 -S -o - shift.c
(我碰巧发现 ARM asm 更容易阅读,但如果你想要 x86,只需删除 arch 标志)
_foo1:
@ BB#0:
push {r7, lr}
vmov s0, r0
mov r7, sp
vcvt.f64.u32 d16, s0
vmov r0, r1, d16
blx _exp2
vmov d16, r0, r1
vcvt.u32.f64 s0, d16
vmov r0, s0
pop {r7, pc}
_foo2:
@ BB#0:
movs r1, #1
lsl.w r0, r1, r0
bx lr
您可以看到foo2
只需要 2 条指令与foo1
需要多条指令。它必须将数据移动到 FP HW 寄存器 ( vmov
),将整数转换为浮点数 ( vcvt.f64.u32
) 调用该exp
函数,然后将答案转换回 uint ( vcvt.u32.f64
) 并将其从 FP HW 移回 GP 寄存器。
是的。虽然我不能说多少。确定这一点的最简单方法是对其进行基准测试。
该pow
函数使用双精度......至少,如果它符合 C 标准。即使该函数在看到 的基数时使用了位移2
,仍然会进行测试和分支以得出该结论,届时您的简单位移将完成。我们甚至还没有考虑函数调用的开销。
为了等效,我假设您打算使用1 << x
而不是1 << 4
.
也许编译器可以优化这两者,但优化对pow
. 如果您需要最快的方法来计算 2 的幂,请使用移位来完成。
更新......因为我提到它很容易进行基准测试,所以我决定这样做。我碰巧有 Windows 和 Visual C++,所以我使用了它。结果会有所不同。我的程序:
#include <Windows.h>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <ctime>
LARGE_INTEGER liFreq, liStart, liStop;
inline void StartTimer()
{
QueryPerformanceCounter(&liStart);
}
inline double ReportTimer()
{
QueryPerformanceCounter(&liStop);
double milli = 1000.0 * double(liStop.QuadPart - liStart.QuadPart) / double(liFreq.QuadPart);
printf( "%.3f ms\n", milli );
return milli;
}
int main()
{
QueryPerformanceFrequency(&liFreq);
const size_t nTests = 10000000;
int x = 4;
int sumPow = 0;
int sumShift = 0;
double powTime, shiftTime;
// Make an array of random exponents to use in tests.
const size_t nExp = 10000;
int e[nExp];
srand( (unsigned int)time(NULL) );
for( int i = 0; i < nExp; i++ ) e[i] = rand() % 31;
// Test power.
StartTimer();
for( size_t i = 0; i < nTests; i++ )
{
int y = (int)pow(2, (double)e[i%nExp]);
sumPow += y;
}
powTime = ReportTimer();
// Test shifting.
StartTimer();
for( size_t i = 0; i < nTests; i++ )
{
int y = 1 << e[i%nExp];
sumShift += y;
}
shiftTime = ReportTimer();
// The compiler shouldn't optimize out our loops if we need to display a result.
printf( "Sum power: %d\n", sumPow );
printf( "Sum shift: %d\n", sumShift );
printf( "Time ratio of pow versus shift: %.2f\n", powTime / shiftTime );
system("pause");
return 0;
}
我的输出:
379.466 ms
15.862 ms
Sum power: 157650768
Sum shift: 157650768
Time ratio of pow versus shift: 23.92
这取决于编译器,但一般来说(当编译器不是完全脑死时)是的,移位是一条 CPU 指令,另一条是函数调用,这涉及保存当前状态和设置堆栈帧,这需要很多指示。
通常是的,因为位移是处理器非常基本的操作。
另一方面,许多编译器对代码进行了优化,因此提升权力实际上只是有点转变。