整数の範囲をチェックするときに、1 つの比較で 2 つの比較を置き換えることはできますか?

効率的な整数境界チェック: 1 回の比較アプローチ

さまざまな計算タスクにおける重要な操作は、整数が指定された範囲内にあるかどうかを判断することです。従来の方法では、「大なり」演算子と「小なり」演算子の両方を使用するため、複数の比較が発生し、分岐が発生する可能性があります。これは、特に時間に敏感なアプリケーションでは、パフォーマンスのオーバーヘッドが顕著になる可能性があります。

この課題に対処するために、比較/分岐を 1 つだけ利用する賢いトリックが存在します。この手法は次のように機能します。

• 整数と範囲の両方を符号なしの値に変換します (2 の補数を使用する現代のコンピューターの nop)。
• 小なり演算子 (<) を使用します。包含的な下限と排他的な上限の場合は、以下の演算子 (<=) を含む上限の場合bound.

条件 ((unsigned)(number- lower) < (upper- lower)) が true と評価される場合、整数は範囲内にあります。

1 つの利点このアプローチの特徴は、上位と下位を事前に計算し、ループの外で実行できることです。これにより、全体の計算時間が短縮されます。さらに、数値が範囲より下か上かに関係なく同じ分岐が選択されるため、分岐予測が向上します。

現実世界への影響:

ボックス内ピクセルを正方形内の円に制限するぼかし関数を使用すると、従来の >= および <= 演算子と比較して、桁違いの速度向上が得られます。コード プロファイリングにより、分岐命令が大幅に減少していることが明らかになり、この最適化手法の実際的な利点が実証されました。

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