정수 경계를 확인할 때 하나의 비교가 두 개를 대체할 수 있습니까?

효율적인 정수 경계 검사: 단일 비교 접근 방식

다양한 계산 작업에서 중요한 작업은 정수가 지정된 범위 내에 있는지 확인하는 것입니다. 기존 방법에서는 보다 큼 및 보다 작음 연산자를 모두 사용하므로 다중 비교 및 ​​잠재적인 분기가 발생합니다. 이는 특히 시간에 민감한 애플리케이션에서 눈에 띄는 성능 오버헤드가 될 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 하나의 비교/분기만 활용하는 영리한 트릭이 있습니다. 이 기술의 작동 원리는 다음과 같습니다.

• 정수와 범위를 모두 부호 없는 값으로 변환합니다(2의 보수를 사용하는 최신 컴퓨터에는 적합하지 않음).
• 보다 작음 연산자(<) 사용 포함 하한 및 제외 상한의 경우 또는 포함 상한의 경우 작거나 같음 연산자(<=)

조건 ((unsigned)(number-lower) < (upper-lower))이 true로 평가되면 정수가 범위 내에 있는 것입니다.

한 가지 이점 이 접근 방식의 장점은 루프 외부에서 수행할 수 있는 상하한 값을 미리 계산한다는 것입니다. 이렇게 하면 전체 계산 시간이 단축됩니다. 또한 숫자가 범위보다 낮거나 높거나 관계없이 동일한 분기가 수행되므로 분기 예측이 향상됩니다.

실제 영향:

상자 내 픽셀을 사각형 안의 원으로 제한하는 흐림 기능을 사용하는 이 방법을 사용하면 기존 >= 및 <= 연산자에 비해 속도가 훨씬 향상되었습니다. 코드 프로파일링을 통해 분기 지침이 크게 감소하여 이 최적화 기술의 실질적인 이점이 입증되었습니다.

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