条件指令的执行速度与数学函数相比如何？

Question

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我将尽力清晰地表达我的问题（这不容易...对我来说也不是很清楚）。假设你有一组带有多个操作数的IF...THEN指令，例如

IF ((a==0) && (b==1) && (c==1)) THEN x=1
ELSE IF ((a==0) && (b==0) && (c==1)) THEN x=2-

假设我可以用一个数学函数来替代所有这些IF语句，比如x = a * n1 + b * n2 + c * n3（这只是为了给你一个想法，在实际情况下它更加复杂，但IF语句和操作数也更多）。

这个函数来自之前训练过的人工神经网络。

我的直觉是，在执行时，这个函数应该比IF语句需要更少的时间，但这只是我的一种感觉，因为在汇编语言中，有条件的指令比算术指令需要更多的时间。

你能证实这一点吗？甚至能否提供一些链接，让我找到解释？

谢谢大家！

- Maxyone

我认为你的直觉是正确的。我在SO上遵循了一些有关消除分支带来意外结果的优化问题。 - Peter - Reinstate Monica

https://en.wikipedia.org/wiki/Branch_predictor及其链接的文章将提供一个起点。相对收益取决于函数复杂度和可能分支，但是在现代处理器中，流水线和分支预测器通常是相关的。 - Peter

2

也许你应该先检查一下你的编译器是否已经可以做到这一点，然后再去修改你的程序，以免出现问题。当然，首先要验证它是否真的能够产生差异，使用分析工具。程序员的格言是：测量三次，切一次。 - Hans Passant

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Salgar · Accepted Answer

你的直觉是正确的。

问题在于现代处理器有一个流水线，在流水线中，下一个x个指令按顺序加载以准备执行。如果你有一个分支，一个if语句，那么处理器不知道你接下来要采取哪个代码路径，因此它会使用分支预测器进行猜测，但如果猜错了，它就必须放弃整个流水线，并重新开始正确的分支。

现代处理器中的分支预测器相当不错，但如果你有一些50/50的机会去走这条路或那条路，你将会有很多流水线停顿。

这就是为什么消除if语句是好的，特别是在紧密循环中。