不等式运算符比等式运算符更快吗？

Question

我知道这是一个微观优化，所以我出于纯粹的好奇心。

逻辑上，微处理器不需要比较相等运算符的两个操作数的所有位，以确定“FALSE”结果。

注意，这与编程有关，因为它会影响程序的执行速度。

Answer 1

通常，微处理器使用电门进行比较而不是像这样逐步进行比较。它一次检查所有位。

Answer 2

这取决于您的平台，但一般来说，它的性能相同。

例如，在X86上，您可以通过查看程序集的工作原理来看到这一点。查看X86 assembly control flow operations - 无论你是平等还是不平等，它都是以2个操作完成的。

首先，进行CMP（比较）操作。然后检查比较是否相等，不等于等等。这只是检查比较的结果 - 在这两种情况下，你正在进行2次操作。

然而，在许多高级编程语言中，情况有所不同。许多语言在平等方面定义不平等 - 检查不平等，进行等式检查，然后再检查是否为假。这使得在这些语言中（显微镜）更快地达到平等。许多语言也允许你专门写两种语言 - 但很多人倾向于在平等方面写出不平等，这通常会使得平等的速度稍快一些。

Answer 3

听起来你应该阅读Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual。

在那里查看您使用的说明中的“管道延迟”和“管道延迟”。可以说，使用整数执行的所有操作都需要大约1个时钟周期才能执行（每秒40亿次）。从内存中读取数据可能需要100-1000，具体取决于您使用的数据量。更重要的是。

Answer 4

比较通常作为忽略结果的减法实现。 CPU中的加法器将同时对所有位进行操作，因此这是一个恒定的时间操作。

等式只是确定输出是否为0.在x86上，有一些标志作为比较结果设置，分支通过jz或jnz完成（如果为零则跳转，如果不为零则跳转）。所以不，没有真正的速度差异。

其他平台（例如ARM和IA64）的行为类似。

Answer 5

指令本身将以与其他答案相同的速度执行。

您可能遇到的区别在于分支预测或缓存效果。这将因处理器和处理器以及编译器而异，因此无法进行概括。如果你处于可以产生影响的水平，唯一的方法就是尝试并测量。

Answer 6

比较操作发生在微处理器时钟信号的上升沿（或可能下降沿）。然后，下一个操作在下一个时钟周期发生。因此，就执行速度而言，平等和不平等对于当今市场上的几乎每个处理器都需要相同的时间。

我说几乎因为我记得读过一些本应该不是基于时钟的处理器，而是基于操作时间的，所以如果比较操作确实比add op更快，那么一组 n 比较将花费的时间少于 n 添加的时间。但我大约99％肯定这只是一些研究项目，而不是商业产品：）

Answer 7

有一些小案例可能会产生一些影响。

在ARM处理器上（对于32位/非拇指指令集架构（ISA）），所有指令都是有条件的。有时候，尽管有多种条件，你仍然可以使用一个具有单个分支的内循环（从最后开始）。在一些具有逻辑比较（TEQ）的情况下，干扰少数标志（影响负（N）和零（Z），但不承载（C）或溢出（V）），允许毛茸茸的代码避免分支指令（未完成）。

相反，IIRC（我从来没有对其进行过编程，但十多年前已经查看了C编译器的输出）68000只有寄存器D4的文字EOR / XOR指令。所以算术比较可能会更好（尽管你仍然可以忽略无关的标志 - 关键是指令集有点不规则）。

如前一张海报所述，大多数操作都会因内存，磁盘，网络和网络服务延迟而上升。

Answer 8

如果你想提出一个更普遍的问题，你必须考虑合理分配TRUE和FALSE答案，你必须考虑任意字长，包括长于寄存器。

在搜索算法（并且排序可以被视为搜索的扩展）中，更常见的是使用诸如“＆lt;”之类的运算符。或“＆lt; =”而不是“==”。这是因为来自“==”运算符的结果的分布倾向于高度偏向“假”，因此它们每次执行具有低熵（即，低信息产量）。这意味着他们必须执行更多次才能获得相同的信息 - 见证线性搜索。

在任何一种情况下，它们都采用O（字长）数量的比特，但是，如果字长是＆lt; =寄存器长度，则比较并行发生，并且可能有小的延迟进行传播。 （实际上，正如我所想的那样，在典型的不平等情况下，要么比较可以在第一个不等的位上停止，如果相等的概率足够小，那么可能很早就会发生。）

Answer 9

像这样进行比较所需的时间通常是一个时钟周期。

32位处理器将同时执行所有32位; 64位将一次执行64位。

如果管道中存在延迟或停顿，那将是因为操作数不可用并且必须被提取。 那是最大的开销。但这可以在适合处理器架构的块中完成，因此它仍然可以作为32位或64位单元拉入。

Answer 10

每个人都假设的一个方面是他正在谈论注册级别指令。每个人都是对的，它基本上没有CPU级别的东西。甚至更高层次的高级别操作也会将不平等写成平等的呼吁否定。

然而，即使更高，使用提问者的优化也会同时发挥作用。这就是平等可以写成与不平等一样有效。

此外，对于与汇编操作有关的人而言，CMP和SUB之间的唯一区别是设置了哪些标志。它们通常与机器的相同部分一起执行，因为CMP必须返回表示相等的标志，小于和大于。