c - f(x) 的无分支实现：= if x == 0 then 0 else (x * log(x))

Question

我有这个 C 函数：

double f(int x)
{
    if (x <= 0)
        return 0.0;
    else
        return x * log(x);
}

我在一个紧密的循环中调用它，并且想摆脱分支以查看它是否可以提高性能。

我不能使用这个：

double f(int x)
{
    return x * log(x);
}

因为它返回NaN时x == 0（大约 25% 的时间是正确的。）

有没有另一种方法来实现它，以便它在0何时返回x == 0，但仍然摆脱分支？

（我不太关心负输入，因为这些是错误，而零则不是。）

score 13 · Accepted Answer

首先注意log(1) = 0。然后你可以把问题写成 x * log(y)，如果 x <= 0 则 y = 1，否则等于 x；如果 y = 1，那么 x 无关紧要，因为 log(y)=0。

像 y = (x > 0)*x + (x <= 0) 这样的东西会这样做，然后：

double f(int x) {
    return x * log((x > 0)*x + (x <= 0));
}

这仅取决于 log(1) 和四个整数操作是否比分支差。

score 11 · Accepted Answer

编译器扩展可以在这里提供帮助。在 GCC 中，您可以这样做：

if(__builtin_expect(x > 0, 1)) {
    return x * log(x);
}
return 0.0;

然后 GCC 将生成有利于x > 0 == 1分支的机器代码。

如果您不关心负数，那么您可以将x == 0其视为不太可能的分支：

if(__builtin_expect(x == 0, 0)) {
    return 0.0;
}
return x * log(x);

如果您不在 GCC 上，您应该检查编译器的文档，看看它是否提供了类似的功能。

请注意，它仍然不是无分支的。只是可能的分支需要更少的时间。

score 7 · Accepted Answer

任何无分支代码都必须包含计算x * log(x)以涵盖“正常”情况。

因此，在尝试提出无分支代码之前，请先测量x * log(x)单独的速度。除非它比您拥有的代码快得多，否则这里没有什么重要的收获。我怀疑它不会。

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