Carmack的Inverse Square Root( 就是1/sqrt(x) )的函数

Carmack的逆平方根算法

最新推荐文章于 2024-08-28 08:55:25 发布

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#float #汇编 #linux #算法

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文章介绍了John Carmack为提高Quake III性能而设计的一种高效计算逆平方根的方法。这种方法通过巧妙利用浮点数的位级表示，并结合简单的迭代公式，在牺牲少量精度的情况下获得了极大的速度提升。

大概意思,在QuakeIII的源代码里,有1个求Inverse Square Root( 就是1/sqrt(x) )的函数,
Carmack实现的算法在有的CPU上,比正常的(float)(1.0/sqrt(x))快了4倍!(上面这个表达式里的sqrt(x)还是直接调汇编指令fsqrt来算的!!!)

Carmack的代码如下:

float Q_rsqrt( float number )
{
long i;
float x2, y;
const float threehalfs = 1.5F;

x2 = number * 0.5F;
y = number;
i = * ( long * ) &y; // evil floating point bit level hacking
i = 0x5f3759df - ( i >> 1 ); // what the fuck?
y = * ( float * ) &i;
y = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) ); // 1st iteration
// y = y * ( threehalfs - ( x2 * y * y ) ); // 2nd iteration, this can be removed

#ifndef Q3_VM
#ifdef __linux__
assert( !isnan(y) ); // bk010122 - FPE?
#endif
#endif
return y;
}

实际上就是Newton法迭代,但Carmack使用了一个神秘的常数,0x5f3759df,只迭代一次就求出了结果.

Purdue大学的Chris Lomont写了一篇论文http://www.lomont.org/Math/Papers/2003/InvSqrt.pdf,他在里面用数学方法推导出了一个常数0x5f37642f,跟Carmack的稍有不同,效果也没有Carmack的好.

天才就是天才啊,Carmack不过才是high school毕业吧.