c++ - 循环中 << 和 * 哪个运算符运行得更快？

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我正在学习c/c++代码优化。编写一个简单的 for 循环程序，for 循环的哪一部分将比其他 w.r.t << 和 * 运算符更快。下面的代码片段。

#include <iostream>
#define MAX 1000
int main()
{
int i;

for(i=1; i<= MAX; i= i<<1)
    {
    std::cout<<i <<" ";
    }   

for(i=1; i<= MAX; i= i*2)
    {
    std::cout<<i <<" ";
    }

return 0;
}

Answer 1

首先，这是使用乘法运算符的汇编(我添加了注释):

.LC0:
        .string " "
main:
        pushq   %rbp
        movl    $10, %ebp          // Part of loop
        pushq   %rbx
        movl    $1, %ebx           // Part of loop
        subq    $8, %rsp
.L2:
        movl    %ebx, %esi
        movl    std::cout, %edi
        addl    %ebx, %ebx         // Part of loop
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
        movl    $1, %edx
        movl    $.LC0, %esi
        movq    %rax, %rdi
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::__ostream_insert<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*, long)
        subl    $1, %ebp           // Part of loop
        jne     .L2                // Part of loop
        addq    $8, %rsp 
        xorl    %eax, %eax
        popq    %rbx
        popq    %rbp
        ret
        subq    $8, %rsp
        movl    std::__ioinit, %edi
        call    std::ios_base::Init::Init()
        movl    $__dso_handle, %edx
        movl    std::__ioinit, %esi
        movl    std::ios_base::Init::~Init(), %edi
        addq    $8, %rsp
        jmp     __cxa_atexit

这是使用移位运算符的汇编:

.LC0:
        .string " "
main:
        pushq   %rbp
        movl    $10, %ebp
        pushq   %rbx
        movl    $1, %ebx
        subq    $8, %rsp
.L2:
        movl    %ebx, %esi
        movl    std::cout, %edi
        addl    %ebx, %ebx
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(int)
        movl    $1, %edx
        movl    $.LC0, %esi
        movq    %rax, %rdi
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::__ostream_insert<char, std::char_traits<char> >(std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >&, char const*, long)
        subl    $1, %ebp
        jne     .L2
        addq    $8, %rsp
        xorl    %eax, %eax
        popq    %rbx
        popq    %rbp
        ret
        subq    $8, %rsp
        movl    std::__ioinit, %edi
        call    std::ios_base::Init::Init()
        movl    $__dso_handle, %edx
        movl    std::__ioinit, %esi
        movl    std::ios_base::Init::~Init(), %edi
        addq    $8, %rsp
        jmp     __cxa_atexit

这是完全相同的(我只使用 -O3 使用 GCC 5.3 for x86 进行编译，因此其他编译器和其他架构可能并非如此)。

查看 Chris 评论中发布的链接后，自动突出显示使得移位运算符似乎需要额外的说明:

subl    $1, %ebp
jne     .L2
movl    $10, %ebp    // Actually not part of loop
movl    $1, %ebx     // Actually not part of loop

与乘法相比，即:

subl    $1, %ebp
jne     .L3

这与我发布的原始程序集不同(因为两者完全相同)。

正如 Revolver_Ocelot 的评论中提到的，说明

movl    $10, %ebp    
movl    $1, %ebx     

只是为下一个循环设置计数器，因此循环组件实际上编译为相同的程序集(对于此编译器和体系结构)，如单独的比较所示。

更新:根据 Flikk 的评论，表示程序集会有所不同，这里是 unoptimised version ，这表明它们是相同的。