技術系備忘録​/C++​/最適化小手先テクニック​/シフト演算の乗除算に注意すべし をテンプレートにして作成 :: シンクリッジ

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通説ですが、"２のべき乗での乗除算は、シフト演算（ビットシ... CPUが高速化されたといっても、乗除算命令はそれなりに遅い処... -List1 #prettify{{ int Test(int n) { // return n * 8; // 掛け算ではなく return n << 3; // ビットシフトを使う } }} ８倍する掛け算なのですが、２進数の仕組みを利用し、ビット... これは確かに有効な手段であり、古くからあるテクニックで、... しかし、昨今のコンパイラは、わざわざシフト演算で記述をし... こうなると、シフト演算で記述しようと、掛け算で記述しよう... 　・ 　・ 　・ というわけで、以上でこのネタは終わりでもよいのですが、ち... 自分は、昨今の最適化コンパイラを使う場合、素直に掛け算で... 理由は、コードの見易さと間違いの避け易さからです。 ２のべき乗という単純な場合であれば、どちらの書き方であっ... １５倍する例を見てみます。(List2) -List2 #prettify{{ int Test(int n) { // return n * 15; return ( n << 4 ) - n; } }} これは、掛け算をビット演算に分解することで、掛け算命令を... この場合、最適化の面から言えば問題ないかもしれませんが、... さらに、最適化の面からも、実は正解ではなさそうです。 List2 をコンパイルした結果（アセンブラ）が List3 です。 -List3 #prettify{{ int Test(int n) mov eax, DWORD PTR n lea eax, DWORD PTR [eax+eax*2] // 3倍して lea eax, DWORD PTR [eax+eax*4] // 5倍する } }} 期待した結果とは明らかに違いますが、これがコンパイラの最... つまり、見辛い上に最適ではないコードを記述してしまったこ... （というか、どっちの記述でも出力されるアセンブラは List3 ... 以上の結果からわかるように、定数の乗除算程度は、素直にコ... もちろん、コンパイラが優秀であればという条件が必要になる... /* VisualC++の最適化性能がどんなもんか色々試しましたが、定数... とはいえ、CPU特性などを考慮すると、どういうアセンブラが最... 今回の例でも、コンパイラの出力が最速なのかどうかは確認も... &#x2a;/ なお、一つ注意点があります。List4をご覧下さい。 -List4 #prettify{{ int Test(int n) { return n / 8; } }} 一見何も問題なさそうです。コンパイラはシフト演算するアセ... しかし、この場合は期待通りにはなりません。 それは型が int (符号付) だからです。単純にビットシフトす... どうすればよいかというと、符号付として処理する場合はどう... しかし、"マイナス値の引数はあり得ない"という前提があるの... -List5 #prettify{{ int Test(int n) { return (unsigned int)n / 8; } }} unsigned int にキャストすることで、符号無しで処理しなさい... もちろん、このキャストによるオーバーヘッドというのはあり... まとめとして。 昨今の最適化コンパイラのおかげで、定数の乗除算はどのよう... もちろん、最適化されないコンパイラや環境を使う場合、ビッ... List2 のような往年のテクニックも十分活かせると思いますの... なお、言うまでもないかもですが、本ネタは整数演算を前提に...

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通説ですが、"２のべき乗での乗除算は、シフト演算（ビットシ... CPUが高速化されたといっても、乗除算命令はそれなりに遅い処... -List1 #prettify{{ int Test(int n) { // return n * 8; // 掛け算ではなく return n << 3; // ビットシフトを使う } }} ８倍する掛け算なのですが、２進数の仕組みを利用し、ビット... これは確かに有効な手段であり、古くからあるテクニックで、... しかし、昨今のコンパイラは、わざわざシフト演算で記述をし... こうなると、シフト演算で記述しようと、掛け算で記述しよう... 　・ 　・ 　・ というわけで、以上でこのネタは終わりでもよいのですが、ち... 自分は、昨今の最適化コンパイラを使う場合、素直に掛け算で... 理由は、コードの見易さと間違いの避け易さからです。 ２のべき乗という単純な場合であれば、どちらの書き方であっ... １５倍する例を見てみます。(List2) -List2 #prettify{{ int Test(int n) { // return n * 15; return ( n << 4 ) - n; } }} これは、掛け算をビット演算に分解することで、掛け算命令を... この場合、最適化の面から言えば問題ないかもしれませんが、... さらに、最適化の面からも、実は正解ではなさそうです。 List2 をコンパイルした結果（アセンブラ）が List3 です。 -List3 #prettify{{ int Test(int n) mov eax, DWORD PTR n lea eax, DWORD PTR [eax+eax*2] // 3倍して lea eax, DWORD PTR [eax+eax*4] // 5倍する } }} 期待した結果とは明らかに違いますが、これがコンパイラの最... つまり、見辛い上に最適ではないコードを記述してしまったこ... （というか、どっちの記述でも出力されるアセンブラは List3 ... 以上の結果からわかるように、定数の乗除算程度は、素直にコ... もちろん、コンパイラが優秀であればという条件が必要になる... /* VisualC++の最適化性能がどんなもんか色々試しましたが、定数... とはいえ、CPU特性などを考慮すると、どういうアセンブラが最... 今回の例でも、コンパイラの出力が最速なのかどうかは確認も... &#x2a;/ なお、一つ注意点があります。List4をご覧下さい。 -List4 #prettify{{ int Test(int n) { return n / 8; } }} 一見何も問題なさそうです。コンパイラはシフト演算するアセ... しかし、この場合は期待通りにはなりません。 それは型が int (符号付) だからです。単純にビットシフトす... どうすればよいかというと、符号付として処理する場合はどう... しかし、"マイナス値の引数はあり得ない"という前提があるの... -List5 #prettify{{ int Test(int n) { return (unsigned int)n / 8; } }} unsigned int にキャストすることで、符号無しで処理しなさい... もちろん、このキャストによるオーバーヘッドというのはあり... まとめとして。 昨今の最適化コンパイラのおかげで、定数の乗除算はどのよう... もちろん、最適化されないコンパイラや環境を使う場合、ビッ... List2 のような往年のテクニックも十分活かせると思いますの... なお、言うまでもないかもですが、本ネタは整数演算を前提に...

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