如果 x > y，则用 y 交换 x 的无分支版本？

Branchless version of swapping x with y if x > y?

本文关键字：版本 交换 分支 gt 如果 则用      更新时间：2023-10-16

假设x和y是签名的整数，是否有一些超级有效的技巧：

if (x < y) {
    std::swap(x, y);
}

我可以立即使用c = x < y来考虑解决方案，然后您将x分配给c * x + (1 - c) * y等。但是，此方法会发出乘法指令，我想避免使用。有没有办法独自摆弄？

编辑：只需澄清我真正关心的就是试图摆脱由if引起的分支。换句话说，我知道要交换的Xor技巧，但这不是我要问的。

我不确定，这是您的代码速度，但这是无分支解决方案：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char **argv) {
  int a = atoi(argv[1]);
  int b = atoi(argv[2]);
  int c = a - b;
  c &= c >> 31; // SXT for signed int
  a -= c;
  b += c;
  printf("Result: %d %dn", a, b);
}

如果x和y在此操作后写入内存，那么您可以使用写入动态内存位置而不是条件跳跃。例如，对a[0], a[1]进行排序：

int x = a[0];
int y = a[1];
a[x >= y] = x;
a[y > x] = y;

如果您需要立即读回值，那么它可能会比可预测的分支慢，但是它可能取决于处理器。

实现交换的最有效方法是认识到您具有与名称关联的名称和数据，并且可以交换名称而不是交换数据。

例如，编译器可以转换以下：

if (x < y) {
    std::swap(x, y);
}
do_something(x, y);
return x;

..进入：

if (x < y) {
    // Names of "x" and "y" swapped in subsequent code
    do_something(y, x);
    return y;
} else {
    do_something(x, y);
    return x;
}

当然要交换名称而不交换数据通常是免费的（用于性能），因为您实际上并没有交换任何内容。

现代CPU执行完全相同的技巧。

专门；CPU具有寄存器，并且寄存器是与数据关联的名称。对于xchg eax,ebx（在80x86）之类的指令，CPU将仅交换寄存器名称，而不会移动数据。这意味着，当尚不知道任一寄存器中的数据中的数据时，CPU可以进行互换（例如，由于先前的指令仍在计算或获取）。

换句话说；实现std::swap(x, y);的最快方法是确保为CPU生成正确的指令（例如，在80x86上给出CPU的xchg eax,ebx，该指令没有分支，而不必等到值才知道）。<<<<）。/p>

正如其他人建议的那样，您可以尝试根据std::min()和std::max()。

但是不能保证。该语言只是缺少一种表达您想要的编译器的方法。

关于我可能提供的唯一其他非C 解决方案将是内联汇编，您可以精确地编写所需的说明。但是，使用内联装配会影响编译器对周围的代码的作用，并且可能会产生负面影响（例如，使用寄存器，注册溢出等）可能会抵消或否定任何预期的收益。

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