哪种方式更好地获得64位整数中较低的32位

Which way is better to get lower 32 bits of a 64 bits integer

本文关键字：整数 32位 64位 方式 更好      更新时间：2023-10-16

我发现在一些答案中，他们建议使用

lower = (some_var << 32) >> 32;

但我测试了一下，发现以下更快：

lower = some_var & 0xffffffff;

那么，哪一个更好呢？前者在某些情况下更安全，还是在编译器优化后更快？

用&掩蔽更好：

  • &对于有符号和无符号some_var是可靠的，而将负数右移会产生实现定义的结果：

E1>>E2的值是E1右移E2位的位置。[…]如果E1具有带符号的类型和负值，则生成的值是实现定义的。

  • 在我所知道的每一个CPU（Z80、6502C、x86、68000、UltraSparc）上，逐位AND是一条CPU指令，需要一个时钟周期。。。它不太可能比你提到的移位方法慢或占用更多字节的机器代码，尽管编译器可能会将其优化为逐位AND

掩蔽的一个缺点是，很容易意外地出现7或9个F错误，而32中的拼写错误是显而易见的：不过，还有其他方法可以生成掩蔽值，例如(1LL<<32)-1，或者时髦但优雅的uint32_t(-1)。

当然，如果lower是uint32_t和some_varuint64_t，您可以让转换是隐式的，所以优化器甚至不需要意识到按位and可以在赋值前删除，但这可能会给您一个编译器警告，您可以使其静音。…

uint32_t lower = static_cast<uint32_t>(some_var);

当分配给另一个uint64_t时，或者当掩码不是针对所有32个最低有效位时，掩码主要是有用的。

使用AND的掩码更好，因为它不依赖于值的有符号性。

但取低32位的最有效方法是将其分配给32位变量。

uint64_t u = 0x1122334455667788;
uint32_t n;
n = static_cast<uint32_t>(u);  // 0x55667788

与位"与"的区别在于，CPU只占用较低的部分，而不进行任何逻辑运算。

如果你有一个32位的CPU，它只会忽略存储在第二个寄存器或内存位置的上限值。

如果您有一个64位CPU，它有一条将32位值扩展（无符号）为64位值的指令。

一个好的优化器会在这两种情况下生成相同的代码。对我来说，这是最直接的方法：lower = some_var & 0xffffffff;其他形式可能会产生不必要的偏移。

有时，当我想绝对确保编译器不会把事情搞砸时，我会使用并集来重叠变量。

例如：

typedef union {
    int64 QWORD;
    int32 DWORD[2];
} overlapper64;
overlapper someVariable;

然后访问它作为：

someVariable.QWORD;
int32 myVar32 = someVariable.DWORD[0];

根据平台/编译器的不同，重叠发生的顺序可能会有所不同。一定要在您的特定平台上进行测试。在C中，我使用了一堆特定于平台的#ifdef来自动控制订单。

根据其他人的说法，使用第二个选项可能会更快，因为如果不优化，第一个选项将实现为2条cpu指令，而第二个选择是一条cpu指令。这可能是您观察到使用第二个选项可以提高性能的原因。

我认为两者都一样好。然而，使用逐位运算符将是一种更好的方法（不确定是否存在任何性能差异），正如标准所说：

6.5.7位移位运算符

4 E1<lt；E2为E1左移位的E2位位置；腾空的位用零填充。如果E1无符号类型结果是E1×2E2，降模1大于最大值可在结果类型中表示。如果E1具有带符号类型且为非负值，并且E1×2E2是可表示的在结果类型中，则为结果值；否则行为未定义。

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