c++ - 如何编写无分支 std::vector 扫描？

Question

我想写一个简单的数组扫描。我有一个 std::vector<int> data我想找到元素小于 9 的所有数组索引，并将它们添加到结果 vector 中。我可以使用分支来写这个:

for (int i = 0; i < data.size(); ++i)
    if (data[i] < 9)
        r.push_back(i);

这给出了正确答案，但我想将它与无分支版本进行比较。

使用原始数组 - 并假设 data是一个整数数组，length是其中元素的数量，r是一个有足够空间的结果数组——我可以这样写:

int current_write_point = 0;
for (int i = 0; i < length; ++i){
    r[current_write_point] = i;
    current_write_point += (data[i] < 9);
}

如何使用 data 的 vector 获得类​​似的行为？ ？

Answer 1

让我们看看实际的compiler output :

auto scan_branch(const std::vector<int>& v)
{
  std::vector<int> res;
  int insert_index = 0;
  for(int i = 0; i < v.size(); ++i)
  {
    if (v[i] < 9)
    {
       res.push_back(i);
    } 
  }
  return res;
}

这段代码显然在 disassembly 的第 26 行有一个分支.如果它大于或等于 9，它只会继续下一个元素，但是如果小于 9，则会为 push_back 执行一些可怕的代码，然后我们继续。没有意外。

auto scan_nobranch(const std::vector<int>& v)
{
  std::vector<int> res;
  res.resize(v.size());

  int insert_index = 0;
  for(int i = 0; i < v.size(); ++i)
  {
    res[insert_index] = i;
    insert_index += v[i] < 9;
  }

  res.resize(insert_index);
  return res;
}

然而，这一步只有条件着法，您可以在 disassembly 的第 190 行看到这一点。 .看来我们赢了。由于条件移动不会导致流水线停顿，因此此分支中没有分支(for 条件检查除外)。