我正在寻找获得 π 值的最快方法，作为个人挑战。更具体地说，我使用的方法不涉及使用#define常量，如M_PI，或硬编码数字。
下面的程序测试了我所知道的各种方法。理论上，内联汇编版本是最快的选择，但显然不可移植。我已将其作为基线与其他版本进行比较。在我的测试中，使用内置插件，该4 * atan(1)版本在 GCC 4.2 上是最快的，因为它会自动将 折叠atan(1)成一个常量。-fno-builtin指定后，版本atan2(0, -1)最快。
这是主要的测试程序（pitimes.c）：
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#define ITERS 10000000
#define TESTWITH(x) { \
diff = 0.0; \
time1 = clock(); \
for (i = 0; i < ITERS; ++i) \
diff += (x) - M_PI; \
time2 = clock(); \
printf("%s\t=> %e, time => %f\n", #x, diff, diffclock(time2, time1)); \
}
static inline double
diffclock(clock_t time1, clock_t time0)
{
return (double) (time1 - time0) / CLOCKS_PER_SEC;
}
int
main()
{
int i;
clock_t time1, time2;
double diff;
/* Warmup. The atan2 case catches GCC's atan folding (which would
* optimise the ``4 * atan(1) - M_PI'' to a no-op), if -fno-builtin
* is not used. */
TESTWITH(4 * atan(1))
TESTWITH(4 * atan2(1, 1))
#if defined(__GNUC__) && (defined(__i386__) || defined(__amd64__))
extern double fldpi();
TESTWITH(fldpi())
#endif
/* Actual tests start here. */
TESTWITH(atan2(0, -1))
TESTWITH(acos(-1))
TESTWITH(2 * asin(1))
TESTWITH(4 * atan2(1, 1))
TESTWITH(4 * atan(1))
return 0;
}
fldpi.c以及仅适用于 x86 和 x64 系统的内联汇编内容 ( )：
double
fldpi()
{
double pi;
asm("fldpi" : "=t" (pi));
return pi;
}
还有一个构建脚本，它构建了我正在测试的所有配置（build.sh）：
#!/bin/sh
gcc -O3 -Wall -c -m32 -o fldpi-32.o fldpi.c
gcc -O3 -Wall -c -m64 -o fldpi-64.o fldpi.c
gcc -O3 -Wall -ffast-math -m32 -o pitimes1-32 pitimes.c fldpi-32.o
gcc -O3 -Wall -m32 -o pitimes2-32 pitimes.c fldpi-32.o -lm
gcc -O3 -Wall -fno-builtin -m32 -o pitimes3-32 pitimes.c fldpi-32.o -lm
gcc -O3 -Wall -ffast-math -m64 -o pitimes1-64 pitimes.c fldpi-64.o -lm
gcc -O3 -Wall -m64 -o pitimes2-64 pitimes.c fldpi-64.o -lm
gcc -O3 -Wall -fno-builtin -m64 -o pitimes3-64 pitimes.c fldpi-64.o -lm
除了在各种编译器标志之间进行测试（我也比较了 32 位和 64 位，因为优化不同），我还尝试过切换测试的顺序。但是，该atan2(0, -1)版本仍然每次都名列前茅。
