c - 是否存在 '&' 产生的性能低于 '%' 的情况？

Question

以下两个代码序列产生相同的结果:

uint mod = val % 4;

uint mod1 = val & 0x3;

我可以同时使用两者来计算相同的结果。我知道在硬件中，& 运算符比 % 运算符更容易实现。因此我希望它比 % 运算符有更好的性能。

我能否始终假设 & 具有更好或相等的性能？ 编译器会自动优化吗？

Answer 1

您不能对这些操作中的任何一个进行任何假设，编译可以将两者优化为相同的指令。

而且，事实上，clang 和 gcc 都会将它们转换为单个 和 指令。

不幸的是，由于 % 的性质自 ISO C99 起具有指定的负值返回值，因此需要为 signed 整数做一些额外的工作。与 ISO C90 不同，负模是实现定义的。

两种操作的结果集，无论是signed还是unsigned值:

modulo 带符号整数:

mov     eax, DWORD PTR [esp+4]       ; grab `val`
cdq                                  ; convert 32-bit EAX to 64-bit
                                     ; and fill EDX with the sign bit
shr     edx, 30                      ; shift EDX by 30 positions to the right
                                     ; leaving only the two left-most bits
add     eax, edx                     ; add EDX to EAX
and     eax, 3                       ; do the AND
sub     eax, edx                     ; subtract EDX from EAX
mov     DWORD PTR [esp+8], eax       ; move result on stack

这是一个巧妙的技巧，可以正确定义负值的行为。它对负值执行 ((val + 3) & 3) - 3，对正值执行 val & 3。

and with signed/unsigned and modulo with unsigned:

mov     eax, DWORD PTR [esp+4]
and     eax, 3
mov     DWORD PTR [esp+12], eax