c++ - 跟随位操作的优化机会？

Question

您认为函数 haswon(见下文)还有优化空间吗？

我认识到将参数类型从 __int64 更改为 unsigned __int64 会使函数更快，因此我认为也许还有优化的机会。

更详细: 我正在写 connect four游戏。最近我使用了 Profiler Very Sleepy，发现函数 haswon 占用了很多 CPU 时间。该函数为一个玩家使用连接四板的位板表示。我在 fourstones 的来源中找到的函数本身基准。位板表示如下:

.  .  .  .  .  .  .  TOP
5 12 19 26 33 40 47
4 11 18 25 32 39 46
3 10 17 24 31 38 45
2  9 16 23 30 37 44
1  8 15 22 29 36 43
0  7 14 21 28 35 42  BOTTOM

功能:

// return whether newboard includes a win
bool haswon(unsigned __int64 newboard)
{
    unsigned __int64 y = newboard & (newboard >> 6);
    if (y & (y >> 2 * 6)) // check \ diagonal
        return true;
    y = newboard & (newboard >> 7);
    if (y & (y >> 2 * 7)) // check horizontal -
        return true;
    y = newboard & (newboard >> 8);
    if (y & (y >> 2 * 8)) // check / diagonal
        return true;
    y = newboard & (newboard >> 1);
    if (y & (y >> 2))     // check vertical |
        return true;
    return false;
}

谢谢!

编辑: CPU 是 x86，32 位架构，我使用的是 Visual Studio 2008 Express Edition 的编译器。优化标志是/O2/Oi/GL。

我尝试了 Ben Jackson 建议的函数 haswon2。来自 Microsoft 编译器的程序集，带有用于发布版本 (/O2/Oi/GL) 的默认优化标志，几乎没有运行时差异。与 gcc 相比，VC 编译器似乎无法利用它不能严格按顺序评估每个条件。

结果: 哈斯温原件:

来自本 jackson 的haswon2:

编辑2: 哈斯旺大会:

00401A10  mov         eax,dword ptr [esp+4] 
00401A14  mov         ecx,dword ptr [esp+8] 
00401A18  push        ebx  
00401A19  push        esi  
00401A1A  push        edi  
00401A1B  mov         edx,eax 
00401A1D  mov         edi,ecx 
00401A1F  shrd        edx,edi,6 
00401A23  mov         esi,edx 
00401A25  shr         edi,6 
00401A28  and         esi,eax 
00401A2A  and         edi,ecx 
00401A2C  mov         edx,esi 
00401A2E  mov         ebx,edi 
00401A30  shrd        edx,ebx,0Ch 
00401A34  shr         ebx,0Ch 
00401A37  and         edx,esi 
00401A39  and         ebx,edi 
00401A3B  or          edx,ebx 
00401A3D  je          `anonymous namespace'::haswon+35h (401A45h) 
00401A3F  mov         al,1 
00401A41  pop         edi  
00401A42  pop         esi  
00401A43  pop         ebx  
00401A44  ret              
00401A45  mov         edx,eax 
00401A47  mov         edi,ecx 
00401A49  shrd        edx,edi,7 
00401A4D  mov         esi,edx 
00401A4F  shr         edi,7 
00401A52  and         esi,eax 
00401A54  and         edi,ecx 
00401A56  mov         edx,esi 
00401A58  mov         ebx,edi 
00401A5A  shrd        edx,ebx,0Eh 
00401A5E  shr         ebx,0Eh 
00401A61  and         edx,esi 
00401A63  and         ebx,edi 
00401A65  or          edx,ebx 
00401A67  jne         `anonymous namespace'::haswon+2Fh (401A3Fh) 
00401A69  mov         edx,eax 
00401A6B  mov         edi,ecx 
00401A6D  shrd        edx,edi,8 
00401A71  mov         esi,edx 
00401A73  shr         edi,8 
00401A76  and         esi,eax 
00401A78  and         edi,ecx 
00401A7A  mov         edx,esi 
00401A7C  mov         ebx,edi 
00401A7E  shrd        edx,ebx,10h 
00401A82  shr         ebx,10h 
00401A85  and         edx,esi 
00401A87  and         ebx,edi 
00401A89  or          edx,ebx 
00401A8B  jne         `anonymous namespace'::haswon+2Fh (401A3Fh) 
00401A8D  mov         edx,eax 
00401A8F  mov         esi,ecx 
00401A91  shrd        edx,esi,1 
00401A95  shr         esi,1 
00401A97  and         esi,ecx 
00401A99  and         edx,eax 
00401A9B  mov         eax,edx 
00401A9D  mov         ecx,esi 
00401A9F  shrd        eax,ecx,2 
00401AA3  shr         ecx,2 
00401AA6  and         eax,edx 
00401AA8  and         ecx,esi 
00401AAA  or          eax,ecx 
00401AAC  jne         `anonymous namespace'::haswon+2Fh (401A3Fh) 
00401AAE  pop         edi  
00401AAF  pop         esi  
00401AB0  xor         al,al 
00401AB2  pop         ebx  
00401AB3  ret    

Answer 1

此版本背后的想法是避免严格的测试顺序(中间返回迫使编译器按顺序一次评估一个条件)以及与多个 if 语句相关的分支:

// return whether newboard includes a win
bool haswon2(uint64_t newboard)
{
    uint64_t y = newboard & (newboard >> 6);
    uint64_t z = newboard & (newboard >> 7);
    uint64_t w = newboard & (newboard >> 8);
    uint64_t x = newboard & (newboard >> 1);
    return (y & (y >> 2 * 6)) | // check \ diagonal
           (z & (z >> 2 * 7)) | // check horizontal -
           (w & (w >> 2 * 8)) | // check / diagonal
           (x & (x >> 2));      // check vertical |
}

通过相当程度的优化，您可以真正将 w、x、y 和 z 视为移位值的“别名”。这意味着最终的 return 语句将整个操作扔进了一大堆供编译器使用的汤。在我的系统上，这个版本只占用原始版本运行时间的 65%(包括每次生成随机位置的开销)。如果棋盘主要是非获胜，它可能会以更大的百分比获胜。

查看每个(来自gcc -O3)的反汇编，原始版本实际上更短，因此很可能是紧密内部循环中缺少分支确实有帮助。