【学术】对于代码常系数影响因素的考察——以快读为例

2021-08-21 15:33:04 阅读：94 来源： 互联网

引子——快读

inline int read()
{
    char ch;int x=0;
    while((ch=getchar())<33);
    for(;ch>='0'&&ch<='9';x=x*10+ch-'0',ch=getchar());
    return x;
}

这段代码已经经过了一定程度的优化。比如为人熟知的 inline 关键字、使用 <33 判断空字符、压行等等。

但是，怎么知道它的具体优化效果呢？在这里，我们使用汇编的方式。

实验过程中的一些细节

使用的编译器是 MinGW-w64 g++ 8.1.0；
使用 C++11 标准；
生成汇编代码的命令是 g++ -S test.cpp -o test.s。

正文开始

首先，我们知道一些流传甚广的说法，接下来一一进行验证

我们用于测试的代码如下：

#include <cstdio>
inline int read()
{
    char ch;int x=0;
    while((ch=getchar())<33);
    for(;ch>='0'&&ch<='9';x=x*10+ch-'0',ch=getchar());
    return x;
}
int main()
{
    read();
    return 0;
}

1. 位运算 `&` 与逻辑运算 `&&`

这两者在布尔运算中运算结果完全等效，但是时间有差距。按照我们的一般认识，位运算是更快的。

但是，使用汇编验证后，得到的结果是：使用 && 时，汇编码长为 \(73\) 行；使用 & 时，汇编码长为 \(76\) 行！也就是说，& 比 && 速度上有微妙的差距。

那么，其它逻辑运算与位运算是否有类似的结果呢？

省略实验步骤，我得到的结论是：

|| 与 | 完全等价；
! 比 ^1 要快许多。

2. inline 关键字

我们使用原本的测试代码进行实验，对比有无 inline 的汇编行数 ~~（控制变量法）~~。

结果令人意想不到：有 inline 时，汇编码长为 \(73\) 行；而无 inline 时，汇编码长为 \(70\) 行！ 也就是说，inline 不一定可以优化常数！

3. `x=x*10+ch-'0'` 的其它写法

想必你已经记住了不更改测试代码的情况下汇编有 \(73\) 行。

现在，我们把 x=x*10+ch-'0' 改为 x*=10,x+=ch-'0'，看看汇编的变化。汇编代码变为了 \(69\) 行！

但是经试验，将 x+=ch-'0' 再次拆开不会有任何变化。

其它与快读无关的更多研究

4. `i++` 与 `++i`

曾有人说，++i 相比 i++ 有玄学优化，并给出了一堆理由。事实是否如此呢？

使用如下的测试代码：

int main()
{
    for(int i=1;i<=100;i++);
    return 0;
}

汇编结果很精简，只有 \(30\) 行。将其中的 i++ 改为 ++i 后，然而，结果长度并没有变化。所以说，在一般的循环语句中，i++ 与 ++i 完全等价。

但是有一些例外的情况。我们将代码添加一点东西：

int main()
{
    for(int i=1,j;i<=100;j=i++);
    return 0;
}

多了一条赋值语句。此时，汇编行数为 \(33\)。将其中的 i++ 改为 ++i 后，行数变为了 \(32\) 行。

虽然语义不等价，但这也说明了，在出现赋值的情况时，++i 比 i++ 少一条汇编。

（仍会持续更新）

总结

所以，卡常要拒绝迷信，相信科学！

标签：汇编,ch,以快,++,读为例,int,系数,&&,inline
来源： https://www.cnblogs.com/ExplodingKonjac/p/15169674.html

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