optimization - 无符号到无比较的有符号

Question

要将 32 位无符号转换为有符号整数，可以使用：

function convert(n)
    if n >= 2 ^ 31 then
        return n - 2 ^ 32
    end
    return n
end

没有这种比较可以做到吗？

PS：这是 Lua，因此我不能像在 C 中那样“转换”。

Answer 1

也许你可以通过位操作来做到这一点。在 Smalltalk 中，这将是：

^self - (2*(self bitAnd: 16r80000000))

显然 bitops 在 Lua 中不是本机的，但似乎有各种位库可用，请参阅http://lua-users.org/wiki/BitwiseOperators

一旦找到合适的 bitand 函数，就类似于

return n - bitand(n,MAXINT)*2

Answer 2

不是在普通的 Lua 中。您当然可以通过编写以下代码来优化求幂和 if 语句：

local MAXINT, SUBT = math.pow(2, 31), math.pow(2, 32)
function convert(n)
    -- Like C's ternary operator
    return (n >= MAXINT and n - SUBT) or n
end

我不知道优化 if 语句是否会对解释器有很大帮助；我认为不适合 LuaJIT；但可能是普通的Lua？

如果您真的想避免比较，请选择 C，例如（未经测试的代码！）：

int convert(lua_State *L)
{
    lua_pushinteger(L, (int) ((unsigned int) luaL_checklong(L, 1)));
    return 1;
}

但是，堆栈开销可能会破坏目的。

微优化的任何具体原因？

编辑：我一直在考虑这个问题，这在普通的 Lua 中实际上是可能的：

local DIV, SUBT = math.pow(2, 31) + 1, math.pow(2, 32)
-- n MUST be an integer!
function convert(n)
    -- the math.floor() evaluates to 0 for integers 0 through 2^31;
    -- else it is 1 and SUBT is subtracted.
    return n - (math.floor(n / DIV) * SUBT)
end

我不确定它是否会提高性能；除法必须比条件跳转快。然而，从技术上讲，这回答了问题并避免了比较。