c++ - 在 C++ 中是否有快速的 fabsf 替代 "float"？

Question

我只是做了一些基准测试，发现 fabsf() 通常比 fabs() 慢 10 倍。所以我反汇编了它，结果发现 double 版本使用的是 fabs 指令，float 版本不是。这可以改进吗？这更快，但不是那么快，恐怕它可能无法工作，它有点太低了:

float mabs(float i)
{
    (*reinterpret_cast<MUINT32*>(&i)) &= 0x7fffffff;
    return i;
}

编辑:抱歉忘记了编译器——我仍然使用旧的 VS2005，没有特殊的库。

Answer 1

您可以使用 the code below 轻松测试不同的可能性.它实质上是针对原始模板 abs 和 std::abs 测试你的 bitfiddling。毫不奇怪，朴素的模板 abs 胜出。嗯，有点令人惊讶的是它赢了。我希望 std::abs 能同样快。请注意，-O3 实际上会使速度变慢(至少在 coliru 上)。

Coliru 的主机系统显示这些时间:

random number generation: 4240 ms
naive template abs: 190 ms
ugly bitfiddling abs: 241 ms
std::abs: 204 ms
::fabsf: 202 ms

以及在 Core i7 上运行 Arch 和 GCC 4.9 的 Virtualbox VM 的这些计时:

random number generation: 1453 ms
naive template abs: 73 ms
ugly bitfiddling abs: 97 ms
std::abs: 57 ms
::fabsf: 80 ms

MSVS2013 (Windows 7 x64) 上的这些时间:

random number generation: 671 ms
naive template abs: 59 ms
ugly bitfiddling abs: 129 ms
std::abs: 109 ms
::fabsf: 109 ms

如果我在这个基准测试代码中没有犯一些明显的错误(不要责怪我，我在大约 2 分钟内写完了)，我会说只使用 std::abs，或者模板版本，如果它对你来说稍微快一点的话。

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代码:

#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <cstdint>
#include <cstdlib>
#include <chrono>
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>

#include <math.h>

using Clock = std::chrono::high_resolution_clock;
using milliseconds = std::chrono::milliseconds;

template<typename T>
T abs_template(T t)
{
  return t>0 ? t : -t;
}

float abs_ugly(float f)
{
  (*reinterpret_cast<std::uint32_t*>(&f)) &= 0x7fffffff;
  return f;
}

int main()
{
  std::random_device rd;
  std::mt19937 mersenne(rd());
  std::uniform_real_distribution<> dist(-std::numeric_limits<float>::lowest(), std::numeric_limits<float>::max());

  std::vector<float> v(100000000);

  Clock::time_point t0 = Clock::now();

  std::generate(std::begin(v), std::end(v), [&dist, &mersenne]() { return dist(mersenne); });

  Clock::time_point trand = Clock::now();

  volatile float temp;
  for (float f : v)
    temp = abs_template(f);

  Clock::time_point ttemplate = Clock::now();

  for (float f : v)
    temp = abs_ugly(f);

  Clock::time_point tugly = Clock::now();

  for (float f : v)
    temp = std::abs(f);

  Clock::time_point tstd = Clock::now();

  for (float f : v)
    temp = ::fabsf(f);

  Clock::time_point tfabsf = Clock::now();

  milliseconds random_time = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(trand - t0);
  milliseconds template_time = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(ttemplate - trand);
  milliseconds ugly_time = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(tugly - ttemplate);
  milliseconds std_time = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(tstd - tugly);
  milliseconds c_time = std::chrono::duration_cast<milliseconds>(tfabsf - tstd);
  std::cout << "random number generation: " << random_time.count() << " ms\n"
    << "naive template abs: " << template_time.count() << " ms\n"
    << "ugly bitfiddling abs: " << ugly_time.count() << " ms\n"
    << "std::abs: " << std_time.count() << " ms\n"
    << "::fabsf: " << c_time.count() << " ms\n";
}

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哦，回答你的实际问题:如果编译器不能生成更高效的代码，我怀疑是否有更快的方法来保存微优化的汇编，尤其是对于像这样的基本操作。