c - 算术与 boolean 运算

Question

我在某个论坛上看到过这段代码:

if (a * b * c * d == 0) ....

并且所有者声称这比

if (a == 0 || b == 0 || c == 0 || d == 0)

这些变量定义为:

int a, b, c, d;

而且它们的绝对值保证小于等于100。(所以我们可以忽略溢出的可能性)

如果我们忽略可读性而只关注性能，这个说法真的正确吗？

在我看来，第二种方法实际上可能更快，因为您有时可以利用“短路”。但是，我知道什么？!

Answer 1

C 标准对性能只字不提。是否的问题

if ( a * b * c * d == 0 )

比

快

if (a == 0 || b == 0 || c == 0 || d == 0)

仅在特定编译器生成在特定机器上运行的代码的上下文中有意义。比较它们的唯一真正方法是测量您自己的系统或您感兴趣的任何系统的性能。

不过，我们可以推测性能可能是什么。

如您所说，a、b、c 和d 是 类型的对象整数。您还说过它们在 [-100,+100] 范围内——但编译器不一定知道这一点。

编译器可以自由地将任何表达式替换为执行相同操作的代码。

乘法是一个相对复杂的运算，并且可能比加法或比较慢。编译器可以识别出如果四个变量中的任何一个具有值0，第一个条件将为真，并用任何碰巧更快的方法替换乘法。但是编译器执行的每项优化都必须由编译器的开发人员明确编程，并且这种特定模式不太可能普遍到值得努力识别它的程度。

您说这些值足够小以至于溢出不是问题。事实上，您不能可移植地做出这样的假设； INT_MAX 可以小到 32767。但是编译器知道 int 在它生成代码的系统上有多大。不过，除非它有关于 a、b、c 和 d 值的信息，否则它不能不要假设不会有溢出。

除了是的，实际上，它可以做出那个假设。有符号整数溢出的行为是未定义的。这赋予了优化编译器假设不会发生溢出的权限(如果发生溢出，则程序表现出的任何行为无论如何都是有效的)。

所以是的，编译器可以用更简单的东西代替乘法，但不太可能这样做。

至于另一个表达式，a == 0 || b == 0 || c == 0 || d == 0，|| 运算符具有短路语义；如果左操作数为真(非零)，则不计算右操作数。由于 CPU 流水线问题，这种条件代码可能会产生性能问题。由于所有子表达式都没有副作用(假设没有变量被声明为 volatile)，编译器可以评估所有四个子表达式，如果更快的话，也许是并行的。

快速实验表明，gcc -O3 for x86 不执行任一个优化。对于第一个表达式，它生成执行三个乘法的代码。其次，它生成条件分支，实现规范的短路评估(我不知道避免这样做是否会更快)。

最好的办法是编写尽可能简单的合理代码，这既是因为它使您的源代码更易于阅读和维护，也因为它可能使编译器有更好的机会识别模式和执行优化。如果您尝试在源代码中进行花哨的微优化，那么您可能会阻碍编译器的优化。

不要太担心你的代码有多快，除非你已经测量过它并发现它太慢了。如果你需要你的代码更快，首先要专注于改进算法和数据结构。并且仅当失败时，才考虑源代码级微优化。

The First Rule of Program Optimization: Don't do it. The Second Rule of Program Optimization (for experts only!): Don't do it yet.

-- Michael A. Jackson