c++ - 使用额外的变量使计算更容易理解——(多少)我减慢了我的代码？

Question

主要问题

假设我正在编写一个函数来计算两个水滴碰撞时生成的球体的半径:

double drop_size_adder(double r1, double r2) {
    return cbrt((4 / 3 * M_PI * r1*r1*r1 + 4 / 3 * M_PI * r2*r2*r2) * 3 / (4 * M_PI));
}

(我意识到很多因素都被排除在外，但我想这不是为了这部分问题。)

我可以重写上面的计算，通过引入各种变量将计算分成几步来更容易理解发生了什么:

double drop_size_adder(double r1, double r2) {
    double vol1, vol2, vol3, r3;
    vol1 = 4 / 3 * M_PI * r1*r1*r1;
    vol2 = 4 / 3 * M_PI * r2*r2*r2;
    vol3 = vol1 + vol2;
    r3 = cbrt(3 * vol3 / (4 * M_PI));
    return r3;
}

这会显着增加函数运行所需的时间吗？

次要问题

此外，假设我重写了上面的函数，下面的两个代码块之间是否存在明显的运行时差异:

double drop_size_adder(double r1, double r2) {
    return cbrt(r1*r1*r1 + r2*r2*r2);
}

int main()
{
    double water_r = 3.2;
    double oil_r = 5.4;
    combined_r = drop_size_adder(water_r, oil_r);
}

和

int main()
{
    double water_r = 3.2;
    double oil_r = 5.4;
    combined_r = cbrt(water_r*water_r*water_r + oil_r*oil_r*oil_r);
}

Answer 1

为可读性编写代码。不要自作聪明。

话虽如此，如果您仍然想知道有什么区别，那么您可以查看编译器的输出(例如 here )。这:

#define M_PI 1

double cbrt(double);

double drop_size_adder(double r1, double r2) {
    return cbrt((4 / 3 * M_PI * r1*r1*r1 + 4 / 3 * M_PI * r2*r2*r2) * 3 / (4 * M_PI));
}

double drop_size_adder2(double r1, double r2) {
    double vol1, vol2, vol3, r3;
    vol1 = 4 / 3 * M_PI * r1*r1*r1;
    vol2 = 4 / 3 * M_PI * r2*r2*r2;
    vol3 = vol1 + vol2;
    r3 = cbrt(3 * vol3 / (4 * M_PI));
    return r3;
}

由 gcc (-O3) 翻译成:

_Z15drop_size_adderdd:
        movapd  xmm2, xmm0
        mulsd   xmm0, xmm0
        mulsd   xmm0, xmm2
        movapd  xmm2, xmm1
        mulsd   xmm2, xmm1
        mulsd   xmm2, xmm1
        addsd   xmm0, xmm2
        mulsd   xmm0, QWORD PTR .LC0[rip]
        mulsd   xmm0, QWORD PTR .LC1[rip]
        jmp     _Z4cbrtd
_Z16drop_size_adder2dd:
        movapd  xmm2, xmm0
        mulsd   xmm0, xmm0
        mulsd   xmm0, xmm2
        movapd  xmm2, xmm1
        mulsd   xmm2, xmm1
        mulsd   xmm2, xmm1
        addsd   xmm0, xmm2
        mulsd   xmm0, QWORD PTR .LC0[rip]
        mulsd   xmm0, QWORD PTR .LC1[rip]
        jmp     _Z4cbrtd
.LC0:
        .long   0
        .long   1074266112
.LC1:
        .long   0
        .long   1070596096

same example @ godbolt

我不擅长汇编，但显然两者是相同的。结论:如果您确实关心效率，那么仍然编写代码以提高可读性。编译器很可能比您更了解如何优化代码。