C ++ signed和unsigned int vs long long speed

时间:2015-11-21 20:43:00

标签: c++ performance bit-manipulation

今天,我注意到在我的64位PC上,intunsignedlong longunsigned long long之间的几个简单的按位和算术运算的速度差别很大。

特别是,以下循环的unsigned速度约为long long的两倍,这是我没想到的。

int k = 15;
int N = 30;
int mask = (1 << k) - 1;
while (!(mask & 1 << N)) {
    int lo = mask & ~(mask - 1);
    int lz = (mask + lo) & ~mask;
    mask |= lz;
    mask &= ~(lz - 1);
    mask |= (lz / lo / 2) - 1;
}

(完整代码here

以下是时间(以秒为单位)(适用于g++ -O-O2-O3):

1.834207723 (int)
3.054731598 (long long)
1.584846237 (unsigned)
2.201142018 (unsigned long long)

这些时间非常一致(即1%的保证金)。 如果没有-O标记,每个标记的速度会慢一秒,但相对速度是相同的。

这有明确的原因吗? 矢量化可能适用于32位类型,但我无法看到巨大的位置 long longunsigned long long之间的差异来自。 某些类型的某些操作比其他类型的操作慢得多, 或者只是一般情况下64位类型较慢(即使在64位架构上)?

对于那些感兴趣的人,这个循环遍历{1,2,...,30}的所有子集,恰好有15个元素。这是通过在小于1<<30的所有整数上循环(按顺序)完成的,只需设置15位。 对于当前的情况,那是155117520次迭代。 我不知道这个代码段的来源了,但是this帖子解释了更多内容。

修改

从汇编代码看,当类型无符号时,可以使除法更快。我认为这是有道理的,因为我们不必考虑符号位。

此外,32位操作使用movl和其他xxxl指令, 而64位操作使用movqxxxq

编辑2

在阅读我链接的帖子后,我决定使用那里给出的公式:

T k = 15;
T N = 30;
T mask = (1 << k) - 1;
while (!(mask & 1 << N)) {
    T t = mask | (mask - 1);
    mask = (t + 1) | (((~t & -~t) - 1) >> (__builtin_ctz(mask) + 1));
}

这在上面发布的代码的大约三分之一的时间内运行,并且对所有四种类型使用相同的时间。

1 个答案:

答案 0 :(得分:8)

代码中最慢的操作是

mask |= (lz / lo / 2) - 1

32位除法明显快于64位除法。例如,在Ivy Bridge上,32位IDIV需要19-26个时钟,而64位IDIV需要28-103个时钟延迟。

无符号版本也比签名快,因为除以2是无符号情况下的简单位移,并且没有大小扩展调用(CDQ,CQO)。

无符号情况下的

是带符号的

中的简单位移

[1] http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf