c - 将 0 映射到任何非零值同时保留其他值的无分支方式？

Question

我正在尝试找到该函数的最快实现方式:

uint16_t forbid_zero(uint16_t x)
{
    if(x == 0)
        return SOMETHING_NONZERO;
    return x;
}

SOMETHING_NONZERO 是什么并不重要，只要它不为零即可。除零以外的任何值都应不加修改地通过。这样做最快的位黑客是什么？我假设有一些不错的无分支方式。

对于上下文，我在我的关键路径中有一个算法，其中零作为输入值将触发无限循环和其他不良行为，我很好奇我是否可以将输入修改为始终为非零而不进行分支检查对于 0。将不正确的非零值传递给算法的后果几乎没有那么糟糕；该错误将被其他层已经存在的检查发现，因此将 0 映射到任何其他值就足够了。

Answer 1

一种可能的实现是:

uint16_t forbid_zero(uint16_t x)
{
    return x | !x;
}

Compile Explorer 显示 x86-64 gcc 8.2 compiles to :

forbid_zero(unsigned short):
        xorl    %eax, %eax
        testw   %di, %di
        sete    %al
        orl     %edi, %eax
        ret

然而，即使是您在问题 compiles to branchless code using a conditional move instruction 中给出的实现使用相同的编译器:

forbid_zero(unsigned short):
        testw   %di, %di
        movl    $1, %eax
        cmovne  %edi, %eax
        ret

...当然也不能保证 !x 不会被编译成一个分支。