上一篇中提到分支预测的优化方法，主要是通过预先排序分支条件的方式提高分支预测命中率的。除此外，还有替代和消除ifelse分支的优化思路可以采用。
比如有如下的for循环中存在分支判断
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
std::vector<int> a(test_size);
std::vector<int> b(test_size);
std::vector<int> c(test_size);
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
if(a[i] > b[i])
{
c[i] = a[i] - b[i];
}else
{
c[i] = b[i] - a[i];
}
}
|
三目运算符替代if-else
编程语言除了ifelse的分支判断写法外，还有三目运算符可以完成分支判断的写法，基于三目运算的分支跳转在一些编译器优化下往往会比ifelse的效率有所提高,将上述例子改为三目运算符为：
1
2
3
4
5
|
//使用三目运算符替代if-else
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
c[i] = a[i] > b[i] ? a[i] - b[i] : b[i] - a[i];
}
|
调整程序逻辑消除if-else
三目运算符本质上还是要有分支跳转，其实很多程序在保证结果不变的情况下，有时候是可以通过调整程序实现逻辑从而避免使用分支跳转的。比如以上例子，不难看出实际上就是计算a与b的差值的绝对值而已，那么程序就可以改由为以下不包含分支跳转的。
1
2
3
4
|
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
c[i] = std::abs(a[i] - b[i]);
}
|
测试程序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
|
/**
* @file loop_for01.cpp
* @author mango ([email protected])
* @brief 高性能优化-分支预测-for循环
* @version 0.1
* @date 2022-05-19
*
* @copyright Copyright (c) 2022
*
*/
#include <vector>
#include <random>
#include <algorithm>
#include <chrono>
#include <iostream>
int main(int argc, char** argv)
{
std::random_device rd;
std::mt19937 gen(rd());
std::uniform_int_distribution<int> dist(0, 255);
for(int k = 2; k <= 7; ++k)
{
int test_size = std::pow(10, k);
std::cout << "-------------------------test size :" << test_size << " -----------------------" << std::endl;
std::vector<int> a(test_size);
std::vector<int> b(test_size);
std::vector<int> c(test_size);
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
a[i] = dist(gen);
b[i] = dist(gen);
}
auto t0 = std::chrono::system_clock::now();
//原始条件判断运算
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
if(a[i] > b[i])
{
c[i] = a[i] - b[i];
}else
{
c[i] = b[i] - a[i];
}
}
auto t1 = std::chrono::system_clock::now();
//使用三目运算符替代if-else
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
c[i] = a[i] > b[i] ? a[i] - b[i] : b[i] - a[i];
}
auto t2 = std::chrono::system_clock::now();
//改变程序逻辑完成if-else替代
for(int i = 0; i < test_size; ++i)
{
c[i] = std::abs(a[i] - b[i]);
}
auto t3 = std::chrono::system_clock::now();
auto dt1 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(t1 - t0).count();
auto dt2 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(t2 - t1).count();
auto dt3 = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(t3 - t2).count();
std::cout << "dt1 = "<< dt1 << " us"<< std::endl;
std::cout << "dt1 = "<< dt2 << " us"<< std::endl;
std::cout << "dt3 = "<< dt3 << " us"<< std::endl;
}
return 0;
}
|
在releae模式下运行结果如下
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
|
-------------------------test size :100 -----------------------
dt1 = 0 us
dt1 = 0 us
dt3 = 0 us
-------------------------test size :1000 -----------------------
dt1 = 0 us
dt1 = 0 us
dt3 = 0 us
-------------------------test size :10000 -----------------------
dt1 = 4 us
dt1 = 3 us
dt3 = 3 us
-------------------------test size :100000 -----------------------
dt1 = 103 us
dt1 = 83 us
dt3 = 102 us
-------------------------test size :1000000 -----------------------
dt1 = 1015 us
dt1 = 910 us
dt3 = 999 us
-------------------------test size :10000000 -----------------------
dt1 = 9203 us
dt1 = 9156 us
dt3 = 9091 us
|
可以看到相比原始使用ifelse的方法效率有小幅提升
