避免重复/循环展开

Question

我有一个热点代码，它在一个紧密的循环中运行：

for (i = 0; i < big; i++)
{
    if (condition1) {
        do1();
    } else if (condition2) {
        do2();
    } else {
        do3();
    }
    // Shared code goes here
    // More shared code goes here
}

由于 condition1 和 condition2 是不变的，我将循环展开到了

if (condition1) {
    for (i = 0; i < big; i++)
    {
        do1();
        // Shared code goes here
        // More shared code goes here
    }
} else if (condition 2) {
    for (i = 0; i < big; i++)
    {
        do2();
        // Shared code goes here
        // More shared code goes here
    }
} else {
    for (i = 0; i < big; i++)
    {
        do3();
        // Shared code goes here
        // More shared code goes here
    }
}

这种方法运行效果更好，但我想知道有没有聪明的方法可以避免重复呢？

- Charles

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也许你可以使用函数指针。根据条件设置它，然后在单个循环内使用它。 - Michael Albers

条件1和条件2在编译时已知吗？ - Straw1239

@Straw1239：不，每次调用函数时它们可能会有所不同。 - Charles

Answer 1

另一个可能稍微更有效的选项是使用宏来为您构建代码：

#define DO_N(name, ...) for(int i = 0; i < big; i++){name(__VA_ARGS__);/*shared code*/}

if (condition1) {
    DO_N(do1, .../*arguments here*/)
} else if (condition 2) {
    DO_N(do2, ...)
} else {
    DO_N(do3, ...)
}

#undef DO_N

这段代码可能不太美观，但我认为它能实现你想要的功能，并且可能比函数指针更容易内联。

此外，你可能会发现将共享代码放在单独的宏或函数中更易于阅读。

- Straw1239

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请查看我的另一条评论，其中通过函数指针的调用（可能）被内联。在得出性能结论之前，值得测量和尝试链接。 - chris

@chris 我看到了，知道编译器在这方面表现不错很好。我之前不确定，所以用了“可能”的说法。 - Straw1239

是的，我肯定会谨慎地假设它们会像这样轻松地内联。据我所知，函数指针更容易出现问题，而且在我的看法中，GCC需要一些刺激，以至于它可以完全消除该函数。 - chris

Answer 2

我认为你可以声明一个函数指针和一些名为foo()的函数：

typedef void (*fp)(void);

void foo(int big, fp f) {
    for (int i = 0; i < big; ++i) {
        f();
        // Shared code goes here
        // More shared code goes her
    }
}

然后将您的代码更改为以下内容：

if (condition1) {
    foo(big, do1);
} else if (condition2) {
    foo(big, do2);
} else {
    foo(big, do3);
}

- Edgar Rokjān

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是的，这是一个好主意。但是（抱歉！）我忘了提到，在我的代码中，do1、do2和do3具有不同的签名。 - Charles

@Charles，由于帖子中的do1(); do2(); do3();都使用相同的参数（无），因此这个答案很好地回答了这个帖子。也许您可以发布另一个帖子，加上您的限制条件。 - chux - Reinstate Monica

请注意，从性能角度来看，此解决方案的缺点是编译器无法将该函数内联。 - Ville Krumlinde

@VilleKrumlinde，通过一个人为制造的例子，GCC 内联 static 函数（或者 inline 函数），而 Clang 则将它们全部内联。这并不是说函数指针很容易内联，但是它们是可以内联的。 - chris

@chris 感谢您的示例，我学到了新东西！所以我的评论应该是“不太可能被内联”，而不是“不能”。 - Ville Krumlinde