草庐IT

C++11 快速 constexpr 整数幂

coder 2023-11-13 原文

在这里打死马。在 C 中进行整数幂运算的典型(且快速)方法是这种经典方法:

int64_t ipow(int64_t base, int exp){
  int64_t result = 1;
  while(exp){
    if(exp & 1)
      result *= base;
    exp >>= 1;
    base *= base;
  }
  return result;
}

但是我需要一个编译时整数幂，所以我继续使用 constexpr 进行递归实现:

constexpr int64_t ipow_(int base, int exp){
  return exp > 1 ? ipow_(base, (exp>>1) + (exp&1)) * ipow_(base, exp>>1) : base;
}
constexpr int64_t ipow(int base, int exp){
  return exp < 1 ? 1 : ipow_(base, exp);
}

第二个功能只是以可预测的方式处理小于 1 的指数。路过exp<0在这种情况下是一个错误。

递归版本慢了4倍

我生成一个由 10E6 个随机值基数和指数组成的 vector ，范围在 [0,15] 内，并对 vector 计算两种算法的时间(在进行非定时运行以尝试消除任何缓存效应之后)。在没有优化的情况下，递归方法的速度是循环的两倍。但是使用 -O3 (GCC) 循环比递归方法快 4 倍。

我想问你们的问题是:有人能想出一个更快的 ipow() 函数来处理 0 的指数和底数，并且可以用作 constexpr 吗？ ？

(免责声明:我不需要更快的 ipow，我只是想看看这里的聪明人能想出什么)。

最佳答案

一个好的优化编译器将转换tail-recursive函数运行速度与命令式代码一样快。您可以将此函数转换为带有泵的尾递归函数。 GCC 4.8.1 编译这个测试程序:

#include <cstdint>

constexpr int64_t ipow(int64_t base, int exp, int64_t result = 1) {
  return exp < 1 ? result : ipow(base*base, exp/2, (exp % 2) ? result*base : result);
}

int64_t foo(int64_t base, int exp) {
  return ipow(base, exp);
}

进入循环(See this at gcc.godbolt.org):

foo(long, int):
    testl   %esi, %esi
    movl    $1, %eax
    jle .L4
.L3:
    movq    %rax, %rdx
    imulq   %rdi, %rdx
    testb   $1, %sil
    cmovne  %rdx, %rax
    imulq   %rdi, %rdi
    sarl    %esi
    jne .L3
    rep; ret
.L4:
    rep; ret

对比your while loop implementation :

ipow(long, int):
    testl   %esi, %esi
    movl    $1, %eax
    je  .L4
.L3:
    movq    %rax, %rdx
    imulq   %rdi, %rdx
    testb   $1, %sil
    cmovne  %rdx, %rax
    imulq   %rdi, %rdi
    sarl    %esi
    jne .L3
    rep; ret
.L4:
    rep; ret

相同的指令对我来说已经足够了。

关于C++11 快速 constexpr 整数幂，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/17719674/

ampconstexprbaseintexpc++optimizationc++11recursion

有关C++11 快速 constexpr 整数幂的更多相关文章

  1. ruby-on-rails - 如何优雅地重启 thin + nginx？ - 2

    我的瘦服务器配置了nginx，我的ROR应用程序正在它们上运行。在我发布代码更新时运行thinrestart会给我的应用程序带来一些停机时间。我试图弄清楚如何优雅地重启正在运行的Thin实例，但找不到好的解决方案。有没有人能做到这一点？ 最佳答案 #Restartjustthethinserverdescribedbythatconfigsudothin-C/etc/thin/mysite.ymlrestartNginx将继续运行并代理请求。如果您将Nginx设置为使用多个上游服务器，例如server{listen80;server

  2. ruby - 使用 `+=` 和 `send` 方法 - 2

    如何将send与+=一起使用？a=20;a.send"+=",10undefinedmethod`+='for20:Fixnuma=20;a+=10=>30 最佳答案 恐怕你不能。+=不是方法，而是语法糖。参见http://www.ruby-doc.org/docs/ProgrammingRuby/html/tut_expressions.html它说Incommonwithmanyotherlanguages,Rubyhasasyntacticshortcut:a=a+2maybewrittenasa+=2.你能做的最好的事情是:

  3. ruby - 安装libv8(3.11.8.13)出错，Bundler无法继续 - 2

    运行bundleinstall后出现此错误:Gem::Package::FormatError:nometadatafoundin/Users/jeanosorio/.rvm/gems/ruby-1.9.3-p286/cache/libv8-3.11.8.13-x86_64-darwin-12.gemAnerroroccurredwhileinstallinglibv8(3.11.8.13),andBundlercannotcontinue.Makesurethat`geminstalllibv8-v'3.11.8.13'`succeedsbeforebundling.我试试gemin

  4. ruby - 如何计算 Liquid 中的变量 +1 - 2

    我对如何计算通过{%assignvar=0%}赋值的变量加一完全感到困惑。这应该是最简单的任务。到目前为止，这是我尝试过的:{%assignamount=0%}{%forvariantinproduct.variants%}{%assignamount=amount+1%}{%endfor%}Amount:{{amount}}结果总是0。也许我忽略了一些明显的东西。也许有更好的方法。我想要存档的只是获取运行的迭代次数。 最佳答案 因为{{incrementamount}}将输出您的变量值并且不会影响{%assign%}定义的变量，我

  5. ruby - 在 Ruby 中将整数格式化为固定长度的字符串 - 2

    有没有一种简单的方法可以将给定的整数格式化为具有固定长度和前导零的字符串？#convertnumberstostringsoffixedlength3[1,12,123,1234].map{|e|???}=>["001","012","123","234"]我找到了解决方案，但也许还有更聪明的方法。format('%03d',e)[-3..-1] 最佳答案 如何使用%1000而不是进行字符串操作来获取最后三位数字？[1,12,123,1234].map{|e|format('%03d',e%1000)}更新:根据theTinMan的

  6. ruby - 如何搜索、递增和替换 Ruby 字符串中的整数子字符串？ - 2

    我有很多这样的文档:foo_1foo_2foo_3bar_1foo_4...我想通过获取foo_[X]的所有实例并将它们中的每一个替换为foo_[X+1]来转换它们。在这个例子中:foo_2foo_3foo_4bar_1foo_5...我可以用gsub和一个block来做到这一点吗？如果不是，最干净的方法是什么？我真的在寻找一个优雅的解决方案，因为我总是可以暴力破解它，但我觉得有一些正则表达式技巧值得学习。 最佳答案 我(完全)不懂Ruby，但类似这样的东西应该可以工作:"foo_1foo_2".gsub(/(foo_)(\d+)/

  7. ruby - 如何在 Ruby 中将负整数转换为二进制 - 2

    问题1:我无法通过以下方式找到将负整数转换为二进制的方法。我应该像这样转换它。-3=>"11111111111111111111111111111101"我在下面试过:sprintf('%b',-3)=>"..101"#..appearsanddoesnotshow111111bit.-3.to_s(2)=>"-11"#Thisjustadds-tothebinaryofthepositiveinteger3.问题2:有趣的是，如果我使用在线转换器，它告诉我-3的二进制是“0010110100110011”。"11111111111111111111111111111101"和"001

  8. arrays - Ruby 数组 += vs 推送 - 2

    我有一个数组数组，想将元素附加到子数组。+=做我想做的，但我想了解为什么push不做。我期望的行为(并与+=一起工作):b=Array.new(3,[])b[0]+=["apple"]b[1]+=["orange"]b[2]+=["frog"]b=>[["苹果"],["橙子"],["Frog"]]通过推送，我将推送的元素附加到每个子数组(为什么？):a=Array.new(3,[])a[0].push("apple")a[1].push("orange")a[2].push("frog")a=>[[“苹果”、“橙子”、“Frog”]、[“苹果”、“橙子”、“Frog”]、[“苹果”、“

  9. ruby - 递归地将所有数字字符串转换为 Ruby 哈希中的整数 - 2

    我有一个随机大小的散列，它可能有类似"100"的值，我想将其转换为整数。我知道我可以使用value.to_iifvalue.to_i.to_s==value来做到这一点，但我不确定我将如何在我的散列中递归地做到这一点，考虑到一个值可以是一个字符串，或一个数组(哈希或字符串)，或另一个哈希。 最佳答案 这是一个非常简单的递归实现(尽管必须同时处理数组和散列会增加一些技巧)。deffixnumifyobjifobj.respond_to?:to_i#IfwecancastittoaFixnum,doit.obj.to_ielsifobj

  10. ruby - ri 有空文件 – Ubuntu 11.10, Ruby 1.9 - 2

    我正在运行Ubuntu11.10并像这样安装Ruby1.9:$sudoapt-getinstallruby1.9rubygems一切都运行良好，但ri似乎有空文档。ri告诉我文档是空的，我必须安装它们。我执行此操作是因为我读到它会有所帮助:$rdoc--all--ri现在，当我尝试打开任何文档时:$riArrayNothingknownaboutArray我搜索的其他所有内容都是一样的。 最佳答案 这个呢？apt-getinstallri1.8编辑或者试试这个:(非rvm)geminstallrdocrdoc-datardoc-da

随机推荐