慢速异或操作符

Slow XOR operator

本文关键字：操作符      更新时间：2023-10-16

编辑:事实上，我在计时代码中有一个奇怪的错误导致了这些结果。当我修复了我的错误后，智能版本的运行速度比预期的要快。我的计时代码是这样的:

bool x = false;
before = now();
for (int i=0; i<N; ++i) {
  x ^= smart_xor(A[i],B[i]);
}
after = now();

我已经做了^=来阻止我的编译器优化for循环。但我认为^=与两个xor函数的相互作用很奇怪。我修改了计时代码，简单地填入一个xor结果数组，然后在计时代码之外使用该数组进行计算。这就解决了问题。

我应该删掉这个问题吗?

结束编辑

我定义了两个c++函数如下: 
bool smart_xor(bool a, bool b) {
  return a^b;
}
bool dumb_xor(bool a, bool b) {
  return a?!b:b;
}

我的计时测试表明dumb_xor()稍微快一些(内联时1.31ns vs 1.90ns，未内联时1.92ns vs 2.21ns)。这使我感到困惑，因为^操作员应该是一台机器操作。我想知道是否有人有一个解释。

程序集看起来像这样(未内联时):

    .file   "xor.cpp"
    .text
    .p2align 4,,15
.globl _Z9smart_xorbb
    .type   _Z9smart_xorbb, @function
_Z9smart_xorbb:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
    movl    %esi, %eax
    xorl    %edi, %eax
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   _Z9smart_xorbb, .-_Z9smart_xorbb
    .p2align 4,,15
.globl _Z8dumb_xorbb
    .type   _Z8dumb_xorbb, @function
_Z8dumb_xorbb:
.LFB1:
    .cfi_startproc
    .cfi_personality 0x3,__gxx_personality_v0
    movl    %esi, %edx
    movl    %esi, %eax
    xorl    $1, %edx
    testb   %dil, %dil
    cmovne  %edx, %eax
    ret
    .cfi_endproc
.LFE1:
    .size   _Z8dumb_xorbb, .-_Z8dumb_xorbb
    .ident  "GCC: (Ubuntu 4.4.3-4ubuntu5) 4.4.3"
    .section        .note.GNU-stack,"",@progbits

我在Intel Xeon X5570上使用g++ 4.4.3-4ubuntu5。

我认为你没有正确地对代码进行基准测试。

我们可以在生成的程序集中看到smart_xor函数是: 
movl    %esi, %eax
xorl    %edi, %eax

而您的dumb_xor函数是:

movl    %esi, %edx
movl    %esi, %eax
xorl    $1, %edx
testb   %dil, %dil
cmovne  %edx, %eax

显然，第一个会更快。
如果没有，那么您就有基准测试问题。

所以你可能想要调整你的基准测试代码…请记住，您需要运行大量电话才能获得良好且有意义的平均值。

考虑到您的"愚蠢的异或"代码明显更长(并且大多数指令依赖于前一个指令，因此它不会并行运行)，我怀疑您的结果中存在某种测量误差。

编译器将需要为"智能异或"的脱线版本生成两条指令，因为数据输入的寄存器不是给出返回结果的寄存器，因此数据必须从EDI和ESI移动到EAX。在内联版本中，代码应该能够在调用之前使用数据所在的任何寄存器，如果代码允许，结果将保留在它进入的寄存器中。

调用脱行函数的执行时间可能至少与函数中的实际代码一样长。

如果您显示您用于基准测试的测试工具也会有所帮助…

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