为什么JavaScript中的Math.round比自定义函数慢？

Question

为什么JavaScript中的Math.round比自定义函数慢？

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我正在尝试创建一个自定义的四舍五入函数，可以将数字四舍五入到任何我想要的间隔。例如（如果我正在处理角度，则会四舍五入到最近的15度）。然后我决定测试一下它与Math.round相比速度如何，并发现它更慢。我在FF8上使用firebug。

function R1(a,b){var c=a%b;return a-c+(c/b+1.5>>1)*b}

function R2(a){return Math.round(a)}

var i,e=1e5;
console.time('1');
i=e;
while(i--){
  R1(3.5,1);
}
console.timeEnd('1');
console.time('2');
i=e;
while(i--){
  R2(3.5);
}
console.timeEnd('2');

我的结果是

1: 464ms
2: 611ms

我以不同的方式运行它们多次，但总是R1的速度更快。也许这只是一个FF浏览器问题，但如果是这样，是什么导致了这种情况。

编辑：我将每个项目从函数调用中取出来，看看会发生什么。

var i,e=1e5,c;
console.time('1');
i=e;
while(i--){
  c=3.5%1;
  3.5-c+(c/1+1.5>>1)*1;
}
console.timeEnd('1');
console.time('2');
i=e;
while(i--){
  Math.round(3.5);
}
console.timeEnd('2');

而且我得到的次数

1: 654ms
2: 349ms

- qw3n

4

考虑发布一个 http://jsperf.com 测试案例。有时，不同的浏览器/版本可能会表现完全不同，因此你看到的可能并不是其他人所看到的 :) - user166390

我的结果：1: 190毫秒 2: 102毫秒。Windows 上使用 Chrome。 - NullUserException

@pst 这个链接显示该网站正在出售。 - qw3n

3

如果将Math.round包装在另一个函数中与直接声明var R2 = Math.round有什么不同？在我的情况下（在OS X上使用Safari），我发现前者可以加快速度，尽管此时R2已经比较快了。 - Lily Ballard

3

这是一个jsperf测试案例链接：http://jsperf.com/comparing-custom-and-bult-in-math-round。根据*Kevin*的建议，将`Math.round`移出了`R2`函数。 - kubetz

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3个回答

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比较实际上是不正确的。 R2() 是一个函数，它调用了 Math.round()。 R1() 直接进行舍入。

因此，R2 包含额外的函数调用-这是一种缓慢的操作。

尝试使用相同条件比较舍入实现：

function R1(a,b){var c=a%b;return a-c+(c/b+1.5>>1)*b}
R2 = Math.round;

Credits归功于建议将Math.round（）移出R2（）的Kevin Ballard。

参见：http://jsperf.com/comparing-custom-and-bult-in-math-round。

更新：

Firefox的结果与Chrome非常不同。

注意：我在这个领域没有经验，所以我猜测。如果有经验的人能提供他对这些数字的看法，那就太棒了。

当输入值不变时，Firefox似乎进行了大量优化。它可以这样优化R1（3.5），但是由于JavaScript的动态性质，优化Math.round可能更加困难。Math.round的实现可能在代码执行过程中的任何时刻发生变化。R1（）仅使用算术和位运算。使用内置的Math.round（R2（）和R3（））函数的性能与其他浏览器相当（除了IE 9:o）。

有人有一个好主意，创建了第二个版本的测试用例：

http://jsperf.com/comparing-custom-and-bult-in-math-round/2。

这个版本还测试了传递给它们的值正在变化的函数的性能。

你有任何想法为什么Built-in Math.round甚至比静态输入的自定义舍入更有效率吗？

- kubetz

@dzejkej 如果你能从Mozilla那里得到一个答案，那将是很有趣的。我会再等一段时间，看看是否还有其他人能给出答案，如果没有，那么你的回答最接近，我会接受它。 - qw3n

@qw3n 我又更新了我的答案。问题在于我觉得我的答案实际上没有回答那么多——越来越多的问题正在出现:P。我认为目前还不准备关闭。干得好！:) - kubetz

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@qw3n：实际使用Math.round的性能比Chrome差，但似乎包装函数的值被记忆了。这就解释了为什么函数包装可以加速执行-执行停止发生。我不确定如何在javascript中可靠地完成这项工作，但它看起来很可疑。我必须想象任何寻求效率的人都会手动进行此优化；即从紧密的内部循环中提取常量操作，就像游戏经常做的那样。 - Stefan Kendall

顺便说一下，我尝试使用Math.random修改测试，而且我猜测FF为了速度而牺牲了随机性，因此FF的Math.random比Chrome的实现要快得多。所以我无法获得好的数据。 :/ - Stefan Kendall

1

@dzejkej 绝对同意现在问题比答案多。有趣的是我刚刚在玩耍，突然间我就觉得这没有意义。无论如何，感谢你的工作，也许有人可以找到更多的答案。 - qw3n

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我不记得具体的来源了，但它是一段 Google 技术演讲视频，讨论了这个问题。一个属于对象的字段（比如 this.field）比直接引用要慢，因为 Javascript 需要沿着对象链找到变量或函数。

编辑：在这里可能不是这种情况。

- Jeffrey Sweeney

实际上，任何合理的Java实现都需要零时间来“上升作用域链”。每个类都有一个方法表，超类的方法指针会被复制下来，因此只需要查询一个表。而Math是一个类，不是任何东西的“成员”。 - Hot Licks

嗯，我一直以为所有东西都是窗口对象的一部分。 - Jeffrey Sweeney

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我们正在谈论的是JavaScript，而不是Java。JS没有类，它是一种基于原型的语言。 - GregL

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Dave Mandelin · Accepted Answer

简短的回答是，在Firefox 8中（但不包括9），Math.round最终调用了一个C++函数，这在JITs中速度较慢。长话短说，情况很复杂，并且在不同版本的Firefox中会有所不同。此外，由于涉及到JITs，不同处理器和操作系统上的结果也会不同。

一些背景知识：根据ECMA-262标准，Math.round将数字四舍五入到最接近的整数，但对于0.5，它会向正无穷方向舍入，而对于[-0.5，-0.0]，它会舍入为-0.0（IEEE-754负零）。为了正确实现这一点，Math.round需要比R1更多的操作。它要么需要对舍入为-0的范围进行一些浮点比较（V8这样做），要么从输入中复制符号（SpiderMonkey这样做）。

现在，对于Firefox 8，两个循环都由tracejit编译。对于带有R1的循环，R1被内联并编译为纯本机代码。R2被内联并编译为调用名为js_math_round_impl的C++函数（位于js/src/jsmath.cpp）。

调用任何函数都会增加额外开销，因为需要设置参数、进行调用、推送寄存器等操作。
调用Math.round或类似函数会增加额外开销，因为代码需要验证Math.round仍然是默认的Math.round（即验证没有猴子补丁）。
在JIT中调用C++函数会增加额外开销，因为JIT不知道C++函数使用哪些寄存器，所以编译后的JS函数必须在调用前存储所有调用者保存的寄存器，并在调用后重新加载它们。调用还可能清除其他假设，阻止其他优化。
正如之前提到的，Math.round比R1要做更多工作。

我在JS和C中尝试了几个不同的测试，试图弄清楚调用是否更重要，还是-0检查。结果各不相同，但看起来调用通常是减速的主要原因（占总减速的70-90%）。

在Firefox 9中，使用JM+TI，R1和R2的速度大致相同。在这种情况下，R1再次被内联（我认为），并编译成纯本地代码。对于R2，Math.round由一段jitcode实现，该jitcode直接处理正数，但对于负数（以及NaN等），则调用一个C++函数。因此，对于给定的示例，两者都在jitcode中运行，而R2恰好稍快一些。

一般来说，对于像Math.round这样的函数（传统上是调用C++函数，但足够简单以至于至少某些情况可以直接在jitcode中完成），性能很大程度上取决于引擎实现者为该特定函数进行了多少jitcode优化。