我最近在做一个个人项目时偶然发现了一个奇怪的问题。
在一个非常紧凑的循环中,我有一个整数,其值介于 0 和 15 之间。我需要为值 0、1、8 和 9 获取 -1,为值 4、5、12 和 13 获取 1。
我求助于 Godbolt 检查了几个选项,令我惊讶的是编译器似乎无法像优化 if 链一样优化 switch 语句。
链接在这里:https://godbolt.org/z/WYVBFl
代码是:
const int lookup[16] = {-1, -1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 0, 0};
int a(int num) {
return lookup[num & 0xF];
}
int b(int num) {
num &= 0xF;
if (num == 0 || num == 1 || num == 8 || num == 9)
return -1;
if (num == 4 || num == 5 || num == 12 || num == 13)
return 1;
return 0;
}
int c(int num) {
num &= 0xF;
switch (num) {
case 0: case 1: case 8: case 9:
return -1;
case 4: case 5: case 12: case 13:
return 1;
default:
return 0;
}
}
我原以为 b 和 c 会产生相同的结果,并且我希望我可以阅读 bit-hacks 以自己提出一个有效的实现,因为我的解决方案(switch 语句 - 另一种形式)是相当慢。
奇怪的是,b
编译为 bit-hacks 而 c
要么几乎未优化,要么简化为不同的 a
情况,具体取决于在目标硬件上。
谁能解释为什么会出现这种差异?优化此查询的“正确”方法是什么?
编辑:
澄清
我希望 switch 解决方案是最快的,或者类似的“干净”解决方案。然而,当在我的机器上进行优化编译时,if 解决方案明显更快。
我编写了一个快速程序来演示,TIO 的结果与我在本地找到的结果相同:Try it online!
使用 static inline
查找表会加快一点:Try it online!
最佳答案
如果你明确地枚举所有的情况,gcc 是非常有效的:
int c(int num) {
num &= 0xF;
switch (num) {
case 0: case 1: case 8: case 9:
return -1;
case 4: case 5: case 12: case 13:
return 1;
case 2: case 3: case 6: case 7: case 10: case 11: case 14: case 15:
//default:
return 0;
}
}
只是在一个简单的索引分支中编译:
c:
and edi, 15
jmp [QWORD PTR .L10[0+rdi*8]]
.L10:
.quad .L12
.quad .L12
.quad .L9
.quad .L9
.quad .L11
.quad .L11
.quad .L9
.quad .L9
.quad .L12
etc...
请注意,如果 default:
未被注释,gcc 将返回其嵌套分支版本。
关于c - 为什么 C 编译器优化 switch 和 if 不同,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/58332098/