C语言编程常用数值计算的高性能实现

最新推荐文章于 2022-08-17 20:08:08 发布

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#C语言 #高性能 #编程

本文介绍了C语言中实现高性能数值计算的一些宏技巧，重点在于消除逻辑跳转以提高处理器流水线性能。内容包括常见的数值计算示例，并提及了gcc的内置位操作函数，如__builtin_ffs、__builtin_clz、__builtin_ctz等，用于高效地处理位操作和计数1、0的位数。

本篇介绍一组非常简单却又很常用的数值计算的宏实现。本篇所提到的数值计算问题，相信C语言初学者都能做得出来，但是本篇中给出的例子实现却更注重效率。这些例子实现的最大特点是，消除了逻辑跳转。这样做的好处是避免了分支预测的风险，或者换句话说，可以更好地发挥处理器流水线的性能。由于本篇的问题都很简单，笔者就废话少说，直接看例子了。

/* 高位全0，低N位全1 */
#define Low_N_Bits_One(N)     ((1<<N) -1)
/* 高位全1，低N位全0 */
#define Low_N_Bits_Zero(N)    (~((1<<N) -1))
/* 低位第N位置1 */
#define Set_Bit_N(NUM, N)     (NUM | (1 << (N - 1)))
/* 低位第N位置0 */
#define Clear_Bit_N(NUM, N)   (NUM & (~(1 << (N - 1))))
/* 低位第N位反转 */
#define Reverse_Bit_N(NUM, N) ((NUM) ^ (1 << (N - 1)))
/* 上取整 */
#define UpRoun8(Num)  (((Num) + 0x7)  & (~0x7))
#define UpRoun16(Num) (((Num) + 0xf)  & (~0xf))
#define UpRoun32(Num) (((Num) + 0x1f) & (~0x1f))
/* 下取整 */
#define LowRoun8(Num)  ((Num) & (~0x7))
#define LowRoun16(Num) ((Num) & (~0xf))
#define LowRoun32(Num) ((Num) & (~0x1f))
/* 求商 */
#define Div8(Num)         ((Num)&