float与int比较所需的额外时间

Is extra time required for float vs int comparisons?

本文关键字：时间 int 比较 float      更新时间：2023-10-16

如果您有一个浮点数double num_float = 5.0;和以下两个条件。

if(num_float > 3)
{
    //...
}
if(num_float > 3.0)
{
    //...
}

Q:由于3转换为浮点，执行前一个比较会更慢吗？还是真的没有任何区别？

显然，我认为时间延迟最多可以忽略不计，但在while（1）循环中，我认为从长远来看，可能会损失相当大的时间（如果真的更慢的话）。

由于"as if"规则，编译器可以在编译时将文字转换为浮点值。如果能产生更好的代码，那么一个好的编译器就能做到这一点。

为了为编译器和目标平台明确回答您的问题，您需要检查编译器发出的内容以及它的执行方式。然而，如果任何主流编译器都没有将两个if语句中的任何一个转换为尽可能高效的代码，我会感到惊讶。

如果值是常量，那么应该没有任何区别，因为编译器将在编译过程中将常量转换为浮点值[除非编译器决定使用"将浮点值与整数进行比较"指令]。

如果该值是一个整数VARIABLE，那么将有一条额外的指令将整数值转换为浮点值[再次，除非编译器可以使用"将浮点值与整数进行比较"指令]。

增加到整个过程的时间（如果有的话）在很大程度上取决于什么处理器、浮点指令如何工作等。

对于性能真正重要的任何事情，衡量备选方案。最好是在一种以上类型的硬件上（例如，如果是PC，则同时使用AMD和Intel处理器），然后决定哪种是更好的选择。否则，您可能会发现自己调整了代码，使其在硬件上运行良好，但在其他硬件上运行更差。这不是一个好的优化-除非你唯一运行的机器是你自己的。

注意：这需要在目标硬件上重复。下面的代码很好地展示了所说的内容。

带常数：

bool with_int(const double num_float) {
  return num_float > 3;
}
bool with_float(const double num_float) {
  return num_float > 3.0;
}

g++4.7.2（-O3 -march=native）：

with_int(double):
  ucomisd       .LC0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret
with_float(double):
  ucomisd       .LC0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret
.LC0:
  .long 0
  .long 1074266112

clang 3.0（-O3 -march=native）：

.LCPI0_0:
  .quad 4613937818241073152     # double 3.000000e+00
with_int(double):                           # @with_int(double)
  ucomisd       .LCPI0_0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret
.LCPI1_0:
  .quad 4613937818241073152     # double 3.000000e+00
with_float(double):                        # @with_float(double)
  ucomisd       .LCPI1_0(%rip), %xmm0
  seta  %al
  ret

结论：与常数相比没有差异。

带变量：

bool with_int(const double a, const int b) {
  return a > b;
}
bool with_float(const double a, const float b) {
  return a > b;
}

g++4.7.2（-O3 -march=native）：

with_int(double, int):
  cvtsi2sd      %edi, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret
with_float(double, float):
  unpcklps      %xmm1, %xmm1
  cvtps2pd      %xmm1, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret

clang 3.0（-O3 -march=native）：

with_int(double, int):                          # @with_int(double, int)
  cvtsi2sd      %edi, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret
with_float(double, float):                       # @with_float(double, float)
  cvtss2sd      %xmm1, %xmm1
  ucomisd       %xmm1, %xmm0
  seta  %al
  ret

结论：正如Mats Peterson的回答所解释的那样，当与变量进行比较时，发出的指令会有所不同。

Q：由于3转换为浮点，执行前一个比较会更慢吗？还是真的没有任何区别？

A） 只需将其指定为一个整数。有些芯片有一条特殊的指令，用于在运行时与整数进行比较，但这并不重要，因为编译器会选择最好的。在某些情况下，它可能会在编译时根据目标体系结构将其转换为3.0。在其他情况下，它会将其保留为int。但因为您想要3，所以指定"3"

显然，我认为时间延迟最多可以忽略不计，但在while（1）循环中，我认为从长远来看，可能会损失相当大的时间（如果真的更慢的话）。

A） 编译器不会对这样的代码做任何奇怪的事情。它会选择最好的东西，所以不应该有时间延迟。对于数字常量，编译器可以自由地做最好的事情，不管它看起来是什么，只要它产生相同的结果。但是，您根本不希望在while循环中复合这种类型的比较。而是使用整数循环计数器。浮点循环计数器会慢很多。如果必须使用浮点作为循环计数器，则首选单点32位数据类型，并尽可能少地进行比较。

例如，您可以将问题分解为多个循环。

int x = 0;
float y = 0;
float finc = 0.1;
int total = 1000;
int num_times = total / finc;
num_times -= 2;// safety
// Run the loop in a safe zone using integer compares
while (x < num_times) {
  // Do stuff
  y += finc;
  x++;
}
// Now complete the loop using float compares
while (y < total) {
  y+= finc;
}

这将导致比较速度的大幅提高。

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