我想对字节矩阵的每一列执行按位与，该矩阵存储在golang的[][]byte中。我创建了一个repo带有可运行的测试代码。
它可以简化为对两个长度相等的 byte slice 进行按位与运算。最简单的方法是使用 for 循环来处理每对字节。
func and(x, y []byte) []byte {
z := make([]byte, lenght(x))
for i:= 0; i < len(x); i++ {
z[i] = x[i] & y[i]
}
return z
}
但是，对于长 slice 来说，速度非常慢。更快的方法是展开 for 循环(检查 benchmark result )
BenchmarkLoop-16 14467 84265 ns/op
BenchmarkUnrollLoop-16 17668 67550 ns/op
还有什么更快的方法吗？去组装吗？
提前谢谢您。
最佳答案
我写了一个go assembly implementation经过两天的(go)汇编学习后，使用 AVX2 指令。
性能良好，是简单循环版本的10X。但仍需要对兼容性和性能进行优化。欢迎提出建议和 PR。
注意:代码和基准测试结果已更新。
我感谢@PeterCordes 提供的许多宝贵建议。
#include "textflag.h"
// func AND(x []byte, y []byte)
// Requires: AVX
TEXT ·AND(SB), NOSPLIT|NOPTR, $0-48
// pointer of x
MOVQ x_base+0(FP), AX
// length of x
MOVQ x_len+8(FP), CX
// pointer of y
MOVQ y_base+24(FP), DX
// --------------------------------------------
// end address of x, will not change: p + n
MOVQ AX, BX
ADDQ CX, BX
// end address for loop
// n <= 8, jump to tail
CMPQ CX, $0x00000008
JLE tail
// n < 16, jump to loop8
CMPQ CX, $0x00000010
JL loop8_start
// n < 32, jump to loop16
CMPQ CX, $0x00000020
JL loop16_start
// --------------------------------------------
// end address for loop32
MOVQ BX, CX
SUBQ $0x0000001f, CX
loop32:
// compute x & y, and save value to x
VMOVDQU (AX), Y0
VANDPS (DX), Y0, Y0
VMOVDQU Y0, (AX)
// move pointer
ADDQ $0x00000020, AX
ADDQ $0x00000020, DX
CMPQ AX, CX
JL loop32
// n <= 8, jump to tail
MOVQ BX, CX
SUBQ AX, CX
CMPQ CX, $0x00000008
JLE tail
// n < 16, jump to loop8
CMPQ CX, $0x00000010
JL loop8_start
// --------------------------------------------
loop16_start:
// end address for loop16
MOVQ BX, CX
SUBQ $0x0000000f, CX
loop16:
// compute x & y, and save value to x
VMOVDQU (AX), X0
VANDPS (DX), X0, X0
VMOVDQU X0, (AX)
// move pointer
ADDQ $0x00000010, AX
ADDQ $0x00000010, DX
CMPQ AX, CX
JL loop16
// n <= 8, jump to tail
MOVQ BX, CX
SUBQ AX, CX
CMPQ CX, $0x00000008
JLE tail
// --------------------------------------------
loop8_start:
// end address for loop8
MOVQ BX, CX
SUBQ $0x00000007, CX
loop8:
// compute x & y, and save value to x
MOVQ (AX), BX
ANDQ (DX), BX
MOVQ BX, (AX)
// move pointer
ADDQ $0x00000008, AX
ADDQ $0x00000008, DX
CMPQ AX, CX
JL loop8
// --------------------------------------------
tail:
// left elements (<=8)
MOVQ (AX), BX
ANDQ (DX), BX
MOVQ BX, (AX)
RET
基准结果:
test data-size time
------------------- --------- -----------
BenchmarkGrailbio 8.00_B 4.654 ns/op
BenchmarkGoAsm 8.00_B 4.824 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 8.00_B 6.851 ns/op
BenchmarkLoop 8.00_B 8.683 ns/op
BenchmarkGrailbio 16.00_B 5.363 ns/op
BenchmarkGoAsm 16.00_B 6.369 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 16.00_B 10.47 ns/op
BenchmarkLoop 16.00_B 13.48 ns/op
BenchmarkGoAsm 32.00_B 6.079 ns/op
BenchmarkGrailbio 32.00_B 6.497 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 32.00_B 17.46 ns/op
BenchmarkLoop 32.00_B 21.09 ns/op
BenchmarkGoAsm 128.00_B 10.52 ns/op
BenchmarkGrailbio 128.00_B 14.40 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 128.00_B 56.97 ns/op
BenchmarkLoop 128.00_B 80.12 ns/op
BenchmarkGoAsm 256.00_B 15.48 ns/op
BenchmarkGrailbio 256.00_B 23.76 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 256.00_B 110.8 ns/op
BenchmarkLoop 256.00_B 147.5 ns/op
BenchmarkGoAsm 1.00_KB 47.16 ns/op
BenchmarkGrailbio 1.00_KB 87.75 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 1.00_KB 443.1 ns/op
BenchmarkLoop 1.00_KB 540.5 ns/op
BenchmarkGoAsm 16.00_KB 751.6 ns/op
BenchmarkGrailbio 16.00_KB 1342 ns/op
BenchmarkUnrollLoop 16.00_KB 7007 ns/op
BenchmarkLoop 16.00_KB 8623 ns/op
关于go - 对 byte slice 进行更快的按位与运算，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/68280854/