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检查整数界限时,一次比较可以代替两次比较吗?

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DDD原创
2024-12-08 18:34:12985浏览

Can One Comparison Replace Two When Checking Integer Bounds?

高效的整数边界检查:一种单比较方法

各种计算任务中的一个关键操作是确定一个整数是否在指定范围内。传统方法同时使用大于和小于运算符,导致多重比较和潜在的分支。这可能是一个显着的性能开销,尤其是在时间敏感的应用程序中。

为了应对这一挑战,存在一种仅利用一个比较/分支的巧妙技巧。此技术的工作原理是:

  • 将整数和范围都转换为无符号值(使用二进制补码的现代计算机的 nop)。
  • 使用小于运算符 (<)对于包含下限和排除上限,或者对于包含上限使用小于或等于运算符 (<=)

如果条件 ((unsigned)(number-lower) <(upper-lower)) 计算结果为 true,则整数在范围内。

一个好处这种方法的特点是它预先计算上下,这可以在循环之外完成。这减少了总体计算时间。此外,它还改进了分支预测,因为无论数字是否低于或高于范围,都会采用相同的分支。

现实世界影响:

在一个盒子里模糊函数将像素限制为正方形内的圆形,与传统的 >= 和

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