c++ - 避免调用 floor()

Question

我正在编写一段代码，我需要处理不一定在 0 到 1 范围内的 uvs(2D 纹理坐标)。例如，有时我会得到一个 u 分量为 1.2 的 uv。为了处理这个问题，我正在实现一个包装，它通过执行以下操作导致平铺:

u -= floor(u)
v -= floor(v)

这样做会使 1.2 变为 0.2，这是期望的结果。它还处理负面情况，例如 -0.4 变为 0.6。

但是，这些对 floor 的调用相当慢。我已经使用 Intel VTune 分析了我的应用程序，我花费了大量的周期来完成这个底层操作。

在对这个问题做了一些背景阅读后，我想出了以下函数，它速度更快但仍有很多不足之处(我仍然会受到类型转换的惩罚，等等)。

int inline fasterfloor( const float x ) { return x > 0 ? (int) x : (int) x - 1; }

我已经看到一些通过内联汇编完成的技巧，但似乎没有一个能完全正确地工作或有任何显着的速度改进。

有人知道处理这种情况的技巧吗？

Answer 1

所以你想要一个非常快速的 float->int 转换？ AFAIK int->float 转换很快，但至少在 MSVC++ 上，float->int 转换会调用一个小的辅助函数 ftol()，它会执行一些复杂的操作以确保完成符合标准的转换。如果您不需要如此严格的转换，您可以进行一些汇编操作，假设您使用的是兼容 x86 的 CPU。

这是一个用于快速将 float-to-int 向下舍入的函数，使用 MSVC++ 内联汇编语法(无论如何它应该给你正确的想法):

inline int ftoi_fast(float f)
{
    int i;

    __asm
    {
        fld f
        fistp i
    }

    return i;
}

在 MSVC++ 64 位上，您需要一个外部 .asm 文件，因为 64 位编译器拒绝内联汇编。该函数基本上使用原始 x87 FPU 指令来加载 float (fld)，然后将 float 存储为整数 (fistp)。 (警告注意:您可以通过直接调整 CPU 上的寄存器来更改此处使用的舍入模式，但不要这样做，您会破坏很多东西，包括 MSVC 对 sin 和 cos 的实现!)

如果您可以假定 CPU 支持 SSE(或者有一种简单的方法可以制作支持 SSE 的代码路径)，您还可以尝试:

#include <emmintrin.h>

inline int ftoi_sse1(float f)
{
    return _mm_cvtt_ss2si(_mm_load_ss(&f));     // SSE1 instructions for float->int
}

...基本相同(加载 float 然后存储为整数)但使用 SSE 指令，速度更快一些。

其中一个应该涵盖昂贵的 float-to-int 情况，并且任何 int-to-float 转换应该仍然很便宜。很抱歉在这里是特定于 Microsoft 的，但这是我做过类似性能工作的地方，我通过这种方式获得了很大的收获。如果可移植性/其他编译器是一个问题，您将不得不查看其他内容，但这些函数编译成可能需要 <5 个时钟的两条指令，而不是需要 100 个以上时钟的辅助函数。