c++ - isdigit() 在 C++ 中不应该更快吗？

Question

我在 C++ 中使用 isdigit() 函数，但我发现它很慢，所以我实现了我自己的 is_digit()，请看下面我的代码:

#include<iostream>
#include<cctype>
#include<ctime>
using namespace std;
static inline bool is_digit(char c)
{
    return c>='0'&&c<='9';
}
int main()
{
    char c='8';
    time_t t1=clock(),t2,t3;
    for(int i=0;i<1e9;i++)
        is_digit(c);
    t2=clock();
    for(int i=0;i<1e9;i++)
        isdigit(c);
    t3=clock();
    cout<<"is_digit:"<<(t2-t1)/CLOCKS_PER_SEC<<"\nisdigit:"<<(t3-t2)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;

    return 0;
}

运行后，is_digit()只用了1秒(1161ms)，而isdigit()却用了4秒(3674ms)，我知道isdigit是位运算实现的，isdigit()不应该比is_digit()快吗？

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更新1

我使用 MS VS2010 和默认选项，发布版本，如何使 isdigit() 比 VS 中的 is_digit() 更快？

更新2

谢谢大家。在 VS 中处于 Release模式时，项目将针对速度默认值(-O2)进行优化。

全部处于 Release模式。

VS2010:is_digit:1182(ms)isdigit:3724(ms)

VS2013:is_digit:0(ms)isdigit:3806(ms)

带有 g++(4.7.1) 和 -O3 的代码块:is_digit:1275(ms)isdigit:1331(ms)

结论是:

is_digit() 比 VS 中的 isdigit() 快，但比 g++ 中的 isdigit() 慢。

而且 g++ 中的 isdigit() 比 VS 中的 isdigit() 更快。

所以“VS 很烂”的性能？

Answer 1

在 clang/llvm [我选择的编译器] 中，isdigit和 is_digit将变成完全相同的代码，因为它针对特定的库调用进行了优化，将其转换为 ((unsigned)(c-48) < 10u) .

return c>='0' && c <='9';也变成了c-48 > 10通过优化(作为编译器执行的通用 if x >= N && x <= M -> x-N > (M-N) 转换)。

因此，理论上，这两个循环应该变成相同的代码(至少使用对 isdigit 进行此类优化的编译器 - 我不能说 MSVC 是否这样做，因为源代码不提供给一般公众)。我知道gcc有类似的优化库调用的代码，但是目前我的机器上没有gcc源码，懒得去查[以我的经验，会难一点无论如何阅读都比 llvm 代码好。

llvm 中的代码:

Value *LibCallSimplifier::optimizeIsDigit(CallInst *CI, IRBuilder<> &B) {
  Function *Callee = CI->getCalledFunction();
  FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
  // We require integer(i32)
  if (FT->getNumParams() != 1 || !FT->getReturnType()->isIntegerTy() ||
      !FT->getParamType(0)->isIntegerTy(32))
    return nullptr;

  // isdigit(c) -> (c-'0') <u 10
  Value *Op = CI->getArgOperand(0);
  Op = B.CreateSub(Op, B.getInt32('0'), "isdigittmp");
  Op = B.CreateICmpULT(Op, B.getInt32(10), "isdigit");
  return B.CreateZExt(Op, CI->getType());
}

对于那些不熟悉 LLVM 代码的人:它首先检查函数调用是否具有正确的参数数量和参数类型。如果失败，它返回 NULL 以指示“我无法优化它”。否则，它会构建操作链来执行 if (c - '0' > 10)。使用无符号比较来处理“负”值[在无符号中是巨大的值]。

这样做会出错:

bool isdigit(int x)
{
   return image_contains_finger(imagefiles[x]); 
}

[但是用你自己的版本替换库函数通常会产生有趣的效果!]