Question

为什么(i&1) | ((i&mostSig)?onesComp:0)的所有三个变量都是整数，而在未经优化的情况下在GCC上编译时，其速度比i&1快？

第一个表达式显然必须求值i&1，然后将其与((i&shift)?oneortwo:0)进行或运算，因此我希望它比i%2快但比i&1慢，并且Clang上的is the case（3.8及更高版本）： （我的是 (i&1) | ((i&mostSig)?onesComp:0)，断 i&1 （因为它会在使用补码的系统上中断），并且天真 i%2 ）

但是在GCC（5.5-8.1）上，我的表情比其他两个表情marginally faster要好， （如上所述）

第一个表达式的完整代码为：

  int i = -3;                                // Number to test
  int onesComp = !((-1) & 1);                // Check if machine uses One's complement
  int mostSig = 1<<(sizeof(i)*8-1);          // Represents the most significant bit (Should be unsigned, but serves for demonstration) 
  int odd = (i&1) | ((i&mostSig)?onesComp:0);// The bit being benchmarked

基准测试时最后一行循环运行。

尽管缺少-O标志，但我不认为GCC会优化代码，因为这三个表达式都产生不同的汇编，并且当我使用-O3编译代码时，这三个表达式的性能完全相同。

我显然多次运行基准测试，虽然性能差距有所不同，但我的表情始终是最快的，i%2总是最慢的。

编辑：这是使用Google Benchmark为(i&1) | ((i&mostSig)?onesComp:0)生成的程序集GCC 8.1：

   push   %rbp
   mov    %rsp,%rbp
   sub    $0x90,%rsp
   mov    %rdi,-0x88(%rbp)
   movl   $0x0,-0x54(%rbp)
   movl   $0xfffffffd,-0x4(%rbp)
   movl   $0x0,-0x8(%rbp)
   movl   $0x80000000,-0xc(%rbp)
   mov    -0x88(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x18(%rbp)
   mov    -0x18(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x28(%rbp)
   mov    -0x28(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x30(%rbp)
   mov    -0x30(%rbp),%rax
   movzbl 0x3c(%rax),%eax
   test   %al,%al
   je     4075ae <mine(benchmark::State&)+0x5c>
   mov    $0x0,%eax
   jmp    4075b6 <mine(benchmark::State&)+0x64>
   mov    -0x30(%rbp),%rax
   mov    0x78(%rax),%rax
   mov    %rax,-0x40(%rbp)
   mov    -0x30(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x38(%rbp)
   mov    -0x40(%rbp),%rax
   mov    -0x38(%rbp),%rdx
   mov    %rax,-0x70(%rbp)
   mov    %rdx,-0x68(%rbp)
   mov    -0x18(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x20(%rbp)
   mov    -0x20(%rbp),%rax
   mov    %rax,%rdi
   callq  416b60 <benchmark::State::StartKeepRunning()>
   movq   $0x0,-0x50(%rbp)
   movq   $0x0,-0x48(%rbp)
   mov    -0x50(%rbp),%rax
   mov    -0x48(%rbp),%rdx
   mov    %rax,-0x80(%rbp)
   mov    %rdx,-0x78(%rbp)
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   test   %rax,%rax
   setne  %al
   movzbl %al,%eax
   test   %rax,%rax
   je     40761f <mine(benchmark::State&)+0xcd>
   mov    $0x1,%eax
   jmp    407630 <mine(benchmark::State&)+0xde>
   mov    -0x68(%rbp),%rax
   mov    %rax,%rdi
   callq  4168e0 <benchmark::State::FinishKeepRunning()>
   mov    $0x0,%eax
   test   %al,%al
   je     407693 <mine(benchmark::State&)+0x141>
   mov    -0x4(%rbp),%eax
   and    $0x1,%eax
   mov    %eax,%edx
   mov    -0x4(%rbp),%eax
   and    -0xc(%rbp),%eax
   test   %eax,%eax
   je     40764b <mine(benchmark::State&)+0xf9>
   mov    -0x8(%rbp),%eax
   jmp    407650 <mine(benchmark::State&)+0xfe>
   mov    $0x0,%eax
   or     %edx,%eax
   mov    %eax,-0x54(%rbp)
   mov    -0x54(%rbp),%eax
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   test   %rax,%rax
   jne    40767a <mine(benchmark::State&)+0x128>
   mov    $0x426ca0,%ecx
   mov    $0x274,%edx
   mov    $0x426c40,%esi
   mov    $0x426c69,%edi
   callq  404240 <__assert_fail@plt>
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   sub    $0x1,%rax
   mov    %rax,-0x70(%rbp)
   jmpq   407606 <mine(benchmark::State&)+0xb4>
   mov    %rax,%rdi
   callq  404790 <_Unwind_Resume@plt>
   nop
   leaveq 
   retq

这是给i&1的：

   push   %rbp
   mov    %rsp,%rbp
   sub    $0x90,%rsp
   mov    %rdi,-0x88(%rbp)
   movl   $0x0,-0x54(%rbp)
   movl   $0xfffffffd,-0x4(%rbp)
   mov    -0x88(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x10(%rbp)
   mov    -0x10(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x20(%rbp)
   mov    -0x20(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x28(%rbp)
   mov    -0x28(%rbp),%rax
   movzbl 0x3c(%rax),%eax
   test   %al,%al
   je     4076e4 <broken(benchmark::State&)+0x4e>
   mov    $0x0,%eax
   jmp    4076ec <broken(benchmark::State&)+0x56>
   mov    -0x28(%rbp),%rax
   mov    0x78(%rax),%rax
   mov    %rax,-0x40(%rbp)
   mov    -0x28(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x38(%rbp)
   mov    -0x40(%rbp),%rax
   mov    -0x38(%rbp),%rdx
   mov    %rax,-0x70(%rbp)
   mov    %rdx,-0x68(%rbp)
   mov    -0x10(%rbp),%rax
   mov    %rax,-0x18(%rbp)
   mov    -0x18(%rbp),%rax
   mov    %rax,%rdi
   callq  416b60 <benchmark::State::StartKeepRunning()>
   movq   $0x0,-0x50(%rbp)
   movq   $0x0,-0x48(%rbp)
   mov    -0x50(%rbp),%rax
   mov    -0x48(%rbp),%rdx
   mov    %rax,-0x80(%rbp)
   mov    %rdx,-0x78(%rbp)
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   test   %rax,%rax
   setne  %al
   movzbl %al,%eax
   test   %rax,%rax
   je     407755 <broken(benchmark::State&)+0xbf>
   mov    $0x1,%eax
   jmp    407766 <broken(benchmark::State&)+0xd0>
   mov    -0x68(%rbp),%rax
   mov    %rax,%rdi
   callq  4168e0 <benchmark::State::FinishKeepRunning()>
   mov    $0x0,%eax
   test   %al,%al
   je     4077ae <broken(benchmark::State&)+0x118>
   mov    -0x4(%rbp),%eax
   and    $0x1,%eax
   mov    %eax,-0x54(%rbp)
   mov    -0x54(%rbp),%eax
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   test   %rax,%rax
   jne    407798 <broken(benchmark::State&)+0x102>
   mov    $0x426ca0,%ecx
   mov    $0x274,%edx
   mov    $0x426c40,%esi
   mov    $0x426c69,%edi
   callq  404240 <__assert_fail@plt>
   mov    -0x70(%rbp),%rax
   sub    $0x1,%rax
   mov    %rax,-0x70(%rbp)
   jmp    40773c <broken(benchmark::State&)+0xa6>
   mov    %rax,%rdi
   callq  404790 <_Unwind_Resume@plt>
   nop
   leaveq 
   retq

为什么此表达式比其本身的组成部分之一快？

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