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我正在为嵌入式系统编写一个软件，它会在很短的时间内读取很多输入数据(包括频率)，因此主循环需要尽可能快。
不过，我无法决定如何实现以下代码。哪个版本的代码运行得更快？编译器会自动优化代码吗？ AND 运算是否比赋值运算慢？
第一个代码:
if ((a&b) == (b&c))
{
if (a&b)
//something;
else
//something else;
}
第二个代码:
int p;
if ((p = (a&b)) == (b&c))
{
if (p)
//something;
else
//something else;
}
最佳答案
一般来说应该没什么区别，这取决于你对变量 p 做了什么。在我下面的例子中，p 从未被使用过，因此应该被优化掉，但是 gcc 对此做了一些非常有趣的事情。
unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c )
{
if ((a&b) == (b&c))
{
if (a&b)
return(1);
else
return(2);
}
}
unsigned int fun2 ( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c )
{
int p;
if ((p = (a&b)) == (b&c))
{
if (a&b)
return(1);
else
return(2);
}
}
首先，根据您的特定 bool 代数进行优化，使用此处理器选择不同的位运算符，您可能看不出有什么不同。
00000000 <fun1>:
0: e0222000 eor r2, r2, r0
4: e1120001 tst r2, r1
8: 1a000003 bne 1c <fun1+0x1c>
c: e1110000 tst r1, r0
10: 13a00001 movne r0, #1
14: 03a00002 moveq r0, #2
18: e12fff1e bx lr
1c: e12fff1e bx lr
00000020 <fun2>:
20: e0010000 and r0, r1, r0
24: e0022001 and r2, r2, r1
28: e1500002 cmp r0, r2
2c: 0a000000 beq 34 <fun2+0x14>
30: e12fff1e bx lr
34: e3500000 cmp r0, #0
38: 13a00001 movne r0, #1
3c: 03a00002 moveq r0, #2
40: e12fff1e bx lr
因此，在您为 p 赋值的地方，它正在准备 r0 以保存该值，即使它从未被使用过。很奇怪编译器没有捕捉到。因为我没有指定返回值，所以您可以使用上面的 fun2 代码返回 p。如果您在末尾添加一个返回值，那么编译器会简单地将其添加到上述两个函数中。编译器应该也提示我没有返回值并且没有。
对于 fun1() 它似乎是在使用快捷方式来决定是否进入顶层，然后从那里开始。 Fun2 正在生成 p 变量，然后在编写 C 代码时使用它(比较 ands)。对于 fun2() 的这个实现，您将刻录一条额外的指令以使其速度变慢。如果不是 xor 快捷方式，使用这个处理器，如果它执行了两个 ands，执行时间将是相同的，编译器可以简单地决定将其中一个寄存器保留为 p 以备后用，或者只是丢弃寄存器.因此，如果您使用不同的按位运算符，您会期望两种方式的代码速度相同。
使用 llvm 而不是 gcc，还要注意我在底部添加了返回值:
unsigned int fun1 ( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c )
{
if ((a&b) == (b&c))
{
if (a&b)
return(1);
else
return(2);
}
return(3);
}
unsigned int fun2 ( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c )
{
int p;
if ((p = (a&b)) == (b&c))
{
if (a&b)
return(1);
else
return(2);
}
return(3);
}
在获取特定处理器之前(注意这是前端的 clang)
define i32 @fun1(i32 %a, i32 %b, i32 %c) nounwind readnone {
%1 = xor i32 %c, %a
%2 = and i32 %1, %b
%3 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %3, label %4, label %8
; <label>:4 ; preds = %0
%5 = and i32 %b, %a
%6 = icmp eq i32 %5, 0
br i1 %6, label %7, label %8
; <label>:7 ; preds = %4
br label %8
; <label>:8 ; preds = %7, %4, %0
%9 = phi i32 [ 2, %7 ], [ 1, %4 ], [ 3, %0 ]
ret i32 %9
}
define i32 @fun2(i32 %a, i32 %b, i32 %c) nounwind readnone {
%1 = xor i32 %c, %a
%2 = and i32 %1, %b
%3 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %3, label %4, label %8
; <label>:4 ; preds = %0
%5 = and i32 %b, %a
%6 = icmp eq i32 %5, 0
br i1 %6, label %7, label %8
; <label>:7 ; preds = %4
br label %8
; <label>:8 ; preds = %7, %4, %0
%9 = phi i32 [ 2, %7 ], [ 1, %4 ], [ 3, %0 ]
ret i32 %9
}
它优化了 p 变量，因为它没有被使用...
00000000 <fun1>:
0: e1a03000 mov r3, r0
4: e3a00003 mov r0, #3
8: e0222003 eor r2, r2, r3
c: e1120001 tst r2, r1
10: 11a0f00e movne pc, lr
14: e3a00001 mov r0, #1
18: e1110003 tst r1, r3
1c: 03a00002 moveq r0, #2
20: e1a0f00e mov pc, lr
00000024 <fun2>:
24: e1a03000 mov r3, r0
28: e3a00003 mov r0, #3
2c: e0222003 eor r2, r2, r3
30: e1120001 tst r2, r1
34: 11a0f00e movne pc, lr
38: e3a00001 mov r0, #1
3c: e1110003 tst r1, r3
40: 03a00002 moveq r0, #2
44: e1a0f00e mov pc, lr
为两个函数提供相同的代码。他们进行了异或测试，而不是进行两个与运算。
我通常希望有一条额外的指令来保留第二个函数中的值，具体取决于处理器、优化以及您对该值的处理方式。相对于实现比较的其余代码，或者当您添加堆栈/内存访问以保留该值时，影响可能不小，可能会花费您 50% 或更多的时间。
出于好奇我也尝试了这个
unsigned int fun3 ( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int c )
{
int p;
p = a&b;
if (p == (b&c))
{
if (p)
return(1);
else
return(2);
}
return(3);
}
海湾合作委员会:
0000004c <fun3>:
4c: e0010000 and r0, r1, r0
50: e0022001 and r2, r2, r1
54: e1500002 cmp r0, r2
58: 0a000001 beq 64 <fun3+0x18>
5c: e3a00003 mov r0, #3
60: e12fff1e bx lr
64: e3500000 cmp r0, #0
68: 03a00002 moveq r0, #2
6c: 13a00001 movne r0, #1
70: e12fff1e bx lr
LLVM
00000048 <fun3>:
48: e0013000 and r3, r1, r0
4c: e0021001 and r1, r2, r1
50: e3a00003 mov r0, #3
54: e1530001 cmp r3, r1
58: 11a0f00e movne pc, lr
5c: e3a00001 mov r0, #1
60: e3530000 cmp r3, #0
64: 03a00002 moveq r0, #2
68: e1a0f00e mov pc, lr
gcc 正在燃烧一个分支及其成本，而 llvm 正在采用流水线方法燃烧一些额外的指令周期，但节省了分支和管道刷新。
你开始明白了吗？您的问题非常针对处理器和编译器以及编译选项和系统(内存周期成本与指令周期成本等)。我希望性能与合理速度的内存接口(interface)相同或慢 15% 到 200%。
如果您担心这几行代码的速度...用汇编语言编写...
关于c - 使用按位运算符进行优化，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/8479453/