c++ - float 与 int 比较是否需要额外的时间？

Question

如果你有一个浮点数double num_float = 5.0;和以下两个条件。

if(num_float > 3)
{
    //...
}

if(num_float > 3.0)
{
    //...
}

Q：前一种比较会因为转换3成浮点数比较慢，还是真的没有区别？

显然，我假设时间延迟充其量可以忽略不计，但在 while(1) 循环中，我认为从长远来看，可能会丢失相当多的时间（如果它真的更慢的话）。

Answer 1

由于“as-if”规则，允许编译器在编译时将文字转换为浮点值。如果这会产生更好的代码，那么好的编译器就会这样做。

为了针对您的编译器和目标平台明确回答您的问题，您需要检查编译器发出的内容以及它的执行方式。但是，如果任何主流编译器都没有将这两个 if 语句中的任何一个转换为最有效的代码，我会感到惊讶。

Answer 2

如果该值是一个常量，那么应该没有任何区别，因为编译器会将常量转换为浮点数作为编译的一部分[除非编译器决定使用“将浮点数与整数比较”指令]。

如果该值是一个整数 VARIABLE，那么将有一条额外的指令将整数值转换为浮点数 [再次强调，除非编译器可以使用“将浮点数与整数比较”指令]。

增加整个过程的时间（如果有的话）很大程度上取决于处理器、浮点指令的工作方式等。

与性能真正重要的任何事情一样，衡量替代方案。最好在不止一种类型的硬件上（例如，如果是 PC，AMD 和 Intel 处理器），然后决定哪个是更好的选择。否则，您可能会发现自己在调整代码以使其在您的硬件上运行良好，但在其他一些硬件上则更糟。这不是一个好的优化——除非你曾经运行的唯一机器是你自己的。

Answer 3

注意：这将需要对您的目标硬件重复。下面的代码只是很好地展示了所说的内容。

---

有常数：

bool with_int(const double num_float) {
  return num_float > 3;
}

bool with_float(const double num_float) {
  return num_float > 3.0;
}

g++ 4.7.2（-O3 -march=native）：

with_int(double):
  ucomisd       .LC0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret
with_float(double):
  ucomisd       .LC0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret
.LC0:
  .long 0
  .long 1074266112

铿锵 3.0 ( -O3 -march=native):

.LCPI0_0:
  .quad 4613937818241073152     # double 3.000000e+00
with_int(double):                           # @with_int(double)
  ucomisd       .LCPI0_0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret

.LCPI1_0:
  .quad 4613937818241073152     # double 3.000000e+00
with_float(double):                        # @with_float(double)
  ucomisd       .LCPI1_0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret

结论：如果与常数比较，没有区别。

---

带变量：

bool with_int(const double a, const int b) {
  return a > b;
}

bool with_float(const double a, const float b) {
  return a > b;
}

g++ 4.7.2（-O3 -march=native）：

with_int(double, int):
  cvtsi2sd      %edi, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret
with_float(double, float):
  unpcklps      %xmm1, %xmm1
  cvtps2pd      %xmm1, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret

铿锵 3.0 ( -O3 -march=native):

with_int(double, int):                          # @with_int(double, int)
  cvtsi2sd      %edi, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret

with_float(double, float):                       # @with_float(double, float)
  cvtss2sd      %xmm1, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret

结论：在与变量进行比较时，发出的指令会有所不同，正如Mats Peterson 的回答已经解释的那样。

Answer 4

Q：前一种比较是不是因为3转为浮点数比较慢，还是真的没有区别？

A）只需将其指定为整数。一些芯片有一个在运行时比较整数的特殊指令，但这并不重要，因为编译器会选择最好的。在某些情况下，它可能会在编译时根据目标体系结构将其转换为 3.0。在其他情况下，它将保留为 int。但是因为你特别想要 3 然后指定 '3'

显然，我假设时间延迟充其量可以忽略不计，但在 while(1) 循环中，我认为从长远来看，可能会丢失相当多的时间（如果它真的更慢的话）。

A）编译器不会对这样的代码做任何奇怪的事情。它会选择最好的东西，所以不应该有时间延迟。使用数字常量，编译器可以自由地做最好的事情，不管它看起来如何，只要它产生相同的结果。但是，您根本不想在 while 循环中复合这种类型的比较。而是使用整数循环计数器。浮点循环计数器会慢得多。如果您必须使用浮点数作为循环计数器，则更喜欢单点 32 位数据类型并尽可能少地进行比较。

例如，您可以将问题分解为多个循环。

int x = 0;
float y = 0;
float finc = 0.1;
int total = 1000;
int num_times = total / finc;
num_times -= 2;// safety
// Run the loop in a safe zone using integer compares
while (x < num_times) {
  // Do stuff
  y += finc;
  x++;
}
// Now complete the loop using float compares
while (y < total) {
  y+= finc;
}

这将大大提高比较速度。