c - 检查整数是否位于给定范围/边界检查的优化方法

Question

在 c 编程中查找是否有任何给定值位于范围内，if 条件如下使用。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

#define U_LIMIT     100
#define L_LIMIT    -100

int check_num(char *in)
{
    int i = 0;

    if (in[i] == '-' || in[i] == '+') {
        i++;
        if (in[i] == '\0')
            return 0;
    }

    while (i < strlen(in)) {
        if(!isdigit(in[i]))
            return 0;
        i++;
    }
    return 1;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    if (argc != 2)
       return 1;

    if (!check_num(argv[1])) {
       printf("Not a digit\n");
       return 1;
    }

    i = atoi(argv[1]);
    if (i < U_LIMIT && i > L_LIMIT)
       printf("Within Range\n");
    else
       printf("Outside Range\n");

    return 0;
}

示例输出:

./a.out 1    -> Within Range
./a.out 100  -> Outside Range
./a.out -100 -> Outside Range
./a.out -    -> Not a digit
./a.out e    -> Not a digit

我的问题是

1. Can the above program be optimized(for speed) further without loosing out any of the error check conditions?
2. Is there any other best optimized(for speed) method to solve for the same issue?

Answer 1

无需检查用户输入，然后对其进行解析。只需使用 sscanf一次完成:

#include <stdio.h>

#define U_LIMIT     100
#define L_LIMIT    -100

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;

    if (argc != 2) {
        printf("Missing argument\n");
        return 1;
    }

    /* ALWAYS check the return value from scanf() and friends!
     * It returns the number of items in your format string successfully
     * assigned to. Make sure it matches the number of values you're
     * expecting, (one in this case).
     */
    if (sscanf(argv[1], "%d", &i) != 1) {
        printf("Invalid number\n");
        return 1;
    }

    /* Doesn't get any simpler than an if statement */
    if (i < U_LIMIT && i > L_LIMIT)
       printf("Within Range\n");
    else
       printf("Outside Range\n");

    return 0;
}

此外，不要尝试在游戏早期进行疯狂的优化。专注于编写干净、简洁的代码，让优化编译器为您处理剩下的事情。

在-O3 优化级别，GCC 为main() 生成以下程序集。我只保留了有关整数比较的有趣部分。

GCC 命令行:gcc -Wall -Werror -O3 -g test.c

Objdump 命令行:objdump -d -Mintel -S a.out

if (i < U_LIMIT && i > L_LIMIT)
  4004e5:   mov    eax,DWORD PTR [rsp]
  4004e8:   add    eax,0x63
  4004eb:   cmp    eax,0xc6
  4004f0:   jbe    400500 <main+0x50>

注意编译器为您做了什么。它没有进行两次比较，而是首先将 0x63 (99) 添加到 i，然后将该值与 0xC6 (198) 进行比较。这相当于:

if ((unsigned int)(i + 99) <= 198)

这样，只需要一个条件分支。最酷的部分是它进行无符号比较。如果 i 小于 -100，则 (i + 99) 仍为负数，并被解释为无符号整数 0xfffffed3(一个非常大的数)，它是 < em>不是 <= 198.

最棒的部分是什么？你甚至不需要考虑它!