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'char”、'short”、'int”、'float”和'double”的性能特征在不同的硬件和应用程序中有何不同?

Patricia Arquette
Patricia Arquette原创
2024-12-06 21:47:15147浏览

How Do the Performance Characteristics of `char`, `short`, `int`, `float`, and `double` Vary Across Different Hardware and Applications?

内置数据类型的性能比较:char、short、int、float 和 double

在计算机体系结构中,内置数据类型(即 char、short、int、float 和 double)可能会有所不同。这些类型代表不同的数值范围和精度,其性能特征因硬件功能、运算复杂性和使用模式而异。

积分与浮点运算

从历史上看,浮点运算明显慢于整数运算。这是因为涉及浮点数的计算需要更复杂的电路。然而,在现代处理器上,这种性能差距已显着缩小。虽然浮点运算在某些平台上可能会稍微慢一些,但对于大多数实际应用来说,速度差异通常在可接受的范围内。

仅在处理能力有限的设备中,例如高端手机或低端手机结束烤面包机,整数和浮点运算之间的性能差异是否可以更加明显。在此类设备中,可能不存在浮点硬件,需要软件模拟,这会显着降低性能。

不同大小的整数类型

CPU 通常在以下设备上运行效率最高具有本机字长的整数。在 32 位体系结构中,32 位整数 (int) 通常比 8 位 (char) 或 16 位(短)整数更快。然而,在 64 位系统上,这种趋势可能会有所不同,32 位和 64 位整数运算之间几乎没有什么区别。

需要注意的是,其他因素(例如缓存访问模式)可能会影响整体性能比单个操作的速度更重要。使用较小的整数类型可以实现更好的缓存利用率并减少内存丢失,尽管操作速度较慢,但​​仍可能提高性能。

向量化和操作复杂性

处理多个数据的向量化技术并行的数据元素有利于较窄的数据类型。浮点数和更窄的整数类型允许在向量中执行更多操作,从而可能提高性能。然而,利用矢量化的优势需要专门的代码优化工作。

最终,用于性能优化的数据类型的选择取决于特定的硬件和应用程序要求。对于通用计算,浮点和 64 位整数类型通常可以在性能和数据范围之间提供良好的平衡。对于性能关键型应用程序,可能需要专门的硬件和优化的代码才能充分利用内置数据类型的功能。

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