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在CUDA C 最佳实践指南中有一小节关于使用有符号和无符号整数。

在 C 语言标准中，无符号整数溢出语义是明确定义的，而有符号整数溢出会导致未定义的结果。因此，编译器使用有符号算术可以比使用无符号算术更积极地优化。这对于循环计数器特别值得注意：由于循环计数器的值通常为正数，因此将计数器声明为无符号可能很诱人。然而，为了更好的性能，它们应该被声明为有符号的。

例如，考虑以下代码：

    对于 (i = 0; i < n; i++) {  
         out[i] = in[offset + stride*i];  
    }

在这里，子表达式stride*i可能会溢出一个 32 位整数，因此如果 i 被声明为无符号，溢出语义会阻止编译器使用一些原本可能已经应用的优化，例如强度降低。相反，如果 i 被声明为有符号，其中溢出语义未定义，编译器就有更多的余地来使用这些优化。

尤其是前两句话让我感到困惑。如果无符号值的语义定义良好并且有符号值可以产生未定义的结果，那么编译器如何为后者生成更好的代码？

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文本显示了这个例子：

for (i = 0; i < n; i++) {  
     out[i] = in[offset + stride*i];  
}

它还提到了“强度降低”。允许编译器将其替换为以下“伪优化 C”代码：

tmp = offset;
for (i = 0; i < n; i++) {  
     out[i] = in[tmp];
     tmp += stride;
}

现在，想象一个只支持浮点数（和整数作为子集）的处理器。tmp将是“非常大的数字”类型。

现在，C 标准规定涉及无符号操作数的计算永远不会溢出，而是以最大值 + 1 为模减少。这意味着在无符号的情况下，i编译器必须这样做：

tmp = offset;
for (i = 0; i < n; i++) {  
     out[i] = in[tmp];
     tmp += stride;
     if (tmp > UINT_MAX)
     {
         tmp -= UINT_MAX + 1;
     }
}

但是在有符号整数的情况下，编译器可以为所欲为。它不需要检查溢出 - 如果它确实溢出，那么它是开发人员的问题（它可能导致异常，或产生错误的值）。所以代码可以更快。

于 2012-12-31T21:27:05.213 回答
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这是因为 C 的定义限制了编译器编写者在无符号整数的情况下可以做什么。当有符号整数溢出时，有更多的回旋余地来解决问题。可以这么说，编译器编写者有更多的活动空间。

我就是这样读的。

于 2012-12-31T20:56:55.420 回答
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和之间的语义差异与signed不unsigned支持 C 定义的所有字长的处理器的性能相关。例如，假设您的 CPU 仅支持 32 位操作并具有 32 位寄存器，而您编写一个同时使用int（32 位）和char（8 位*）的 C 函数：

int test(char a) {
  char b = a * 100;
  return b;
}

由于 CPU 只能存储char在 32 位的寄存器中，并且只能对 32 位的值进行算术运算，所以它会使用一个 32 位的寄存器来保存 b，以及一个 32 位的乘法运算。

因为 C 标准规定有符号整数溢出会导致未定义的结果，所以编译器可以为上述函数创建代码，该代码在a高于 2 时返回高于 127 的值。

但是，如果使用无符号值：

unsigned int test(unsigned char a) {
  unsigned char b = a * 100;
  return b;
}

C 标准为无符号操作定义了溢出语义，因此，编译器必须添加一个屏蔽操作以确保该函数不会返回高于 255 的值，即使a高于 2。

* C 规范允许超过 8 位，但这会破坏许多程序，因此我们假设在此示例char中使用 8 位值的编译器。char

于 2013-01-01T00:02:08.437 回答