效率 - c++中float的计算速度比double慢？

Question

c++中float的计算速度比double慢

　浮点运算都是以双精度进行的，即使只有float的运算，也要先转换成double型再计算。
　　所以doublex型比float型要快一点。
　　C++ 标准要求 float 类型至少要能精确表示到小数点后6位，并且整数部分的表示范围至少要达到 1.0-37 -- 10+37 。float 一般是 32 位的。
　　C ++标准规定double 类型的整数部分的最小表示范围和 float 一样，都是 1.0E-37 到 1.0E+37，但是它要求 double 类型的小数部分至少要能精确到小数点后 10 位。double 通常是 64 位的。

VC编译的时候float会转double，建议以后直接用double做浮点数运算，这样既能保证精度有能提高速度。


这是在网上找到的一段回答。 但在没有指定编译环境和语言时，很多网上的帖子都直接说float比较快。 所以现在我乱了。

Answer 1

VC++來說，一般分為兩種情況。

第一種情況是你編譯32位元程式的時候，它會使用X87指令集。在現代的cpu裡面，X87內部有一個小堆疊，每個元素都是80位元或128位元的浮點。不管你用的是float、double，還是其他的類型，反正push進去了都會normalize成一樣長的80位或者128位的浮點，全部算完了再給你轉回來。所以速度應該是幾乎一致的。

第二種情況是你編譯64位元程序，或是開啟了MMX、SSE、AVX指令集最佳化，或是你乾脆就是用intrinsic來直接使用這些指令集。這些指令目前支援float和double，而且不會跟X87一樣統一轉格式。 double不僅資料是float的兩倍，而且同樣大小的暫存器可以同時存放的double數量要比float數量少一半，因此並行之後，float就會比double快很多。

當然了，在很多情況下，float的精度實際上是不夠的，而且使用intrinsic的時候，你自己的水平的影響比double的影響要大幾個數量級，所以看你的需要了，以需求為主。

Answer 2

是double快點的。
我寫了一個測試程式碼`main()
{
//float f1=0.0;
double f1=0.0;
int i,j;
for(i= 0;i<100000;i++){
for(j=0;j<10000;j++)f1+=1.1;
f1-=11000;
}
printf("%fn", f1);
}
`
float:
root@i5a:~/test# time ./a.out
-1412.595703

real 0m3.063s
user 0m3.065s
sys 0m0.000s

doubule
time ./a.out
0.000204

real 0m0.843s
user 0m0.840s
sys 0m0.004s

相差近4倍
來看看gcc -c -S，只看循環體部分
double：

.L2:
        movl    000, %eax
        .p2align 4,,10
        .p2align 3
.L5:
        subl    , %eax
        addsd   %xmm1, %xmm0
        jne     .L5
        subl    , %edx
        subsd   %xmm2, %xmm0
        jne     .L2
        

再來看看float：

 .L2:
        movl    000, %eax
        .p2align 4,,10
        .p2align 3
.L5:
        unpcklps        %xmm0, %xmm0
        subl    , %eax
        cvtps2pd        %xmm0, %xmm0
        addsd   %xmm1, %xmm0
        unpcklpd        %xmm0, %xmm0
        cvtpd2ps        %xmm0, %xmm0
        jne     .L5
        subl    , %edx
        subss   %xmm2, %xmm0
        jne     .L2
        unpcklps        %xmm0, %xmm0
        movl    $.LC3, %edi
        movl    , %eax
        cvtps2pd        %xmm0, %xmm0
        jmp     printf
        
        

都已經開啟了-O2最佳化。

再來看看編譯成32位元的情況。
double：
.L8:

    fxch    %st(1)

.L2:

    movl    000, %eax
    .p2align 4,,7
    .p2align 3

.L5:

    subl    , %eax
    fadd    %st, %st(1)
    jne     .L5
    fxch    %st(1)
    subl    , %edx
    fsubs   .LC2
    jne     .L8

float：
.L9:

    fxch    %st(1)

.L2:

    movl    000, %eax
    jmp     .L5
    .p2align 4,,7
    .p2align 3

.L8:

    fxch    %st(1)

.L5:

    fadd    %st, %st(1)
    fxch    %st(1)
    subl    , %eax
    fstps   12(%esp)
    flds    12(%esp)
    jne     .L8
    subl    , %edx
    fsubs   .LC2
    jne     .L9

測試結果double跟64位差不多，0.85秒，float2.78秒，比64位的float快一點點。