哪个更快，5+5+5+5+5还是5*5？

Question

我不知道怎么问，但是想问一下。请帮忙打标签。顺便说一下，我的朋友问了我一个问题，就是在Java中哪个更快。

int a = 5 + 5 + 5 + 5 + 5

或者

int b = 5 * 5 ?

这与语言有关吗？我的意思是，在Java中，a比b快，但在C中不是。

我的答案是a比b更快，因为涉及到计算机组织中的加法/乘法比较。

- user467871

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我认为在这里衡量性能会很困难，这很大程度上取决于你（或JIT）使用的优化设置，而且可能还取决于底层的硬件。特别是，我预计你示例中的常数情况都将在编译时被编译器优化为25。 - Rup

Answer 1

这是平台（以及编译器）相关的。如果需要知道，请进行测量。很少有情况需要你必须知道。

然而，在您的两个示例中，它们将在编译时评估（因此不需要运行时计算）。请参见例如http://en.wikipedia.org/wiki/Constant_folding。

- Oliver Charlesworth

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我只是从理论上回答这个问题，加法是好的。对于它来说，测量不是问题。如果是5+5+....+5呢？ - user467871

@hilalпјҡйҰ–е…ҲпјҢдҪ дёҚиғҪеңЁд»Јз Ғдёӯз”Ё 5 + 5 + 5 + ... + 5 зҡ„ж–№ејҸжқҘиЎЁзӨә 5nпјҢйҷӨйқһдҪ дҪҝз”ЁеҫӘзҺҜгҖӮеҚідҪҝиҝҷж ·пјҢжҲ‘и®ӨдёәдёҖдәӣзј–иҜ‘еҷЁд№ҹдјҡе°ҶеҫӘзҺҜиҝӣиЎҢдјҳеҢ–гҖӮ - BoltClock

@BoltClock 是的，有些编译器甚至不会生成循环代码，如果它根本没有任何可观察的副作用 xD - fortran

Answer 2

在你的情况下，它不会改变任何东西。让我们编译：

public class Toto {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 5 + 5 + 5 + 5 + 5;
        int b = 5 * 5;
    }
}

并检查反编译结果：

public class Toto
{
    public static void main(String args[])
    {
        byte byte0 = 25;
        byte byte1 = 25;
    }
}

编译器已经将所有内容都内联了。

- gabuzo

Answer 3

这两个都是常量表达式，因此它们将被简化为

int a = 25;
int b = 25;

在编译时（即使是玩具编译器也会这样做，因为这是最简单的优化之一），可以100％确定会进行这些操作的简化。

在极少数情况下，如果这些操作没有被简化，假设有一个JIT将乘法和加法操作码与它们的CPU指令对应起来，那么在大多数现代架构中，所有整数算术操作通常需要相同数量的周期，所以乘一次比加四次要快（刚刚检查过，加法仍然比乘法稍快：1个时钟周期与3个时钟周期，因此在这里使用乘法仍然更好）。

即使在超标量体系结构中，每个周期可以发出多个指令，加法操作的链仍然具有数据依赖性，因此它们必须按顺序执行（并且由于加法指令只需1个时钟周期，因此无法进行管道重叠，仍需要4个时钟周期）。

在大多数CPU架构中，最佳指令序列可能是将原始值左移两个位置，然后加上原始值（5<<2+5）。

- fortran

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我不这么认为。它们不能相等。 - user467871

幸运的是，现实并不在乎你喜不喜欢。 - fortran

我不是在谈论形而上学。在这种情况下，阅读一本书并了解发生的事情非常简单。 - fortran

这只是在引出一个问题，那个编译速度更快。或者也许不是。 - mob

Answer 4

这里至少有两个问题：底层操作的性能和编译器（Java字节码编译器和JIT编译器）的作用。首先是“原始”操作的问题。一般来说，在许多处理器上，加法、减法和乘法所需的时间大致相同。你可能会想象乘法要慢得多，但实际情况并非如此。例如，看看这篇 论文，给出了各种处理器上X86指令的实验计时。从总体上看，乘法稍微比较“慢”，因为它具有更高的延迟。实际上，如果处理器只执行不同数据的一系列乘法操作，那么它将比执行一系列不同数据的加法操作稍微慢一些。但是，只要周围还有其他指令可以在“乘法结束时执行”，那么加法和乘法之间的差异就不会太大。

我之前列出了一份浮点指令在32位Pentium上的时间表（来自Hotspot）（这些数字最初来自Intel的处理器手册，并且我记得我实际测试过这些时间）。请注意，有一个非常相似的模式：加法、减法和乘法基本上需要同样的时间；除法明显较慢。

然后，如果您查看我刚提到的页面上的表格，您会发现2的幂次方除法更快，因为JIT编译器可以将其转换为乘法。 2的幂次方可以在浮点表示中精确表示，因此，如果您用2的幂次方x代替x的除法，则不会失去精度。

换句话说，Java编译器和JIT编译器都可以应用各种优化，这意味着给定代码的底层指令不一定是您想要的。正如其他人所提到的，一个非常基本的优化是预先计算值，因此，如果您写“5 + 5 + 5 + 5 + 5”，实际上Java编译器应该将其替换为“25”。

- Neil Coffey

Answer 5

我们应该比较时间复杂度。这个函数是f1(n) = n * c，相当于f2(n) = Sum[1->n] c。

乘法的复杂度为O(1)（常数时间，对于任何n都只需要一次计算），加法的复杂度为O(n)（线性时间，加法的次数等于n）。

- Andreas Dolk

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n不变，它仍然是O(1)。5+5+5和5*3。 - user467871

@hilal - 改编了函数但结果仍然相同。乘法的时间复杂度为O(1)，加法的时间复杂度为O(n)（通常情况下）。 - Andreas Dolk

Answer 6

这完全取决于您使用的环境：

• 使用哪个编译器？如果是好的编译器，它会将其编译为常量。

• 程序代码的其余部分是什么？如果结果未被使用，则编译为NOP（无操作）。

• 运行在哪种硬件上？如果您有一个针对乘法而不是加法进行超级优化的处理器，理论上乘法可能比加法更快。

• 等等。

在大多数情况下，您不应该关心什么更快，大多数编译器比您聪明，并将为您进行优化。

如果您真的很在意，那么您可能不会在这里提问，但在这种情况下：进行基准测试。创建两个程序A和B，在典型的实际场景中同时使用它们，测量您感兴趣的时间/能量/其他参数，根据结果决定哪个程序更适合您的需求。

- Dirk

Answer 7

这取决于编译器，因为每个编译器都有不同的机制，有些使用左移操作，有些使用其他机制。

但在许多情况下，加法比乘法更快。

- Ishu

Answer 8

我猜加法比乘法快，因为（据我所知）所有的乘法都被视为加法。

补充：

阅读这里以获取一些解释。

- Clyde Lobo

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在大多数现代平台上，都有硬件乘法器。即使是像PIC微控制器这样简单的设备也经常拥有它。 - Oliver Charlesworth