当前CPU的代价是什么：算术运算还是条件运算？

Question

20-30年前，像分区这样的算术运算是CPU成本最高的运算之一。将一个分区保存在一段重复调用的代码中是一个显着的性能提升。但是今天CPU具有快速算术运算，并且由于它们大量使用instruction pipelining，因此条件可能会中断高效执行。如果我想优化代码以提高速度，我是否应该选择算术运算来支持条件？

示例1

假设我们想要实现模n的运算。什么会更好：

int c = a + b;
result = (c >= n) ? (c - n) : c;

或

result = (a + b) % n;

示例2

假设我们将24位有符号数转换为32位。什么会更好：

int32_t x = ...;
result = (x & 0x800000) ? (x | 0xff000000) : x;

或

result = (x << 8) >> 8;

Answer 1

如果您想优化速度，您应该告诉编译器优化速度。现代编译器通常在这方面优于你。

由于这个原因，我有时会惊讶地试图将汇编代码与原始资源联系起来。

优化可读性的源代码，让编译器尽其所能。

Answer 2

我希望在示例＃1中，第一个会表现得更好。编译器可能会应用一些比特错误的技巧来避免分支。但是你正在利用知识，编译器推断它的可能性极小：即总和总是在[0:2*n-2]范围内，所以一次减法就足够了。

例如＃2，第二种方式在现代CPU上更快，更容易遵循。任何一个版本都应该有明智的评论。 （看到编译器将第一个版本转换为第二个版本，我不会感到惊讶。）

Answer 3

编译器和构建硬件的人的作者已经挑选了所有低调的水果。如果您是那种需要提出此类问题的人，您不太可能手动优化任何事情。

虽然20年前有一个相对称职的程序员可以通过下降到集会来进行一些优化，但现在它是专家领域，专门研究目标架构;此外，优化不仅需要了解程序，还需要知道它将处理的数据。一切都归结为启发式，不同条件下的测试等。

简单的表现问题不再有简单的答案。