go - 为什么 math.Pow 的性能比位移差？

Question

解决this exercise时在 Exercism 网站上，我使用了标准的 math.Pow 包函数来获得两个的幂。

return uint64(math.Pow(2, float64(n-1)))

在查看社区解决方案后，我找到了一个使用位移来实现相同目的的解决方案:

return uint64(1 << uint(n-1)), nil

令我惊讶的是，两者之间存在很大的性能差异: bit-shifting math-pow

我认为 Go 编译器会识别出 math.Pow 使用常量 2 作为基数，并且只使用它自己的位移位，而无需我明确地这样做。我能看到的唯一其他区别是 float64 的转换和 math.Pow 是对 float 而不是整数进行运算。

为什么编译器不优化幂运算以达到类似于位移位的性能？

Answer 1

首先，请注意 uint64(1) << (n-1)是表达式 uint64(1 << uint(n-1)) 的更好版本出现在你的问题中。表达式 1<<n是一个 int ，因此有效的移位值介于 0 和 30 或 62 之间，具体取决于 int 的大小。 uint64(1) << n允许 n介于 0 和 63 之间。

总的来说，您建议的优化是不正确的。编译器必须能够推断出 n在特定范围内。

查看此示例 (on playground)

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    n := 65
    fmt.Println(uint64(math.Pow(2, float64(n-1))))
    fmt.Println(uint64(1) << uint(n-1))
}

输出表明这两种方法是不同的:

9223372036854775808
0