高性能位删除XOR 与减法

如何解决高性能位删除XOR 与减法

我的理解是 XOR 会干扰分支预测。

对于将运行很多次的操作，通过减法还是通过异或去除位更可取？

// For an operation that will run several million times ...
int encoding = 180391281; // Could be anything but we'll pick a number ...
#define REMOVE_BITS (128+64)

int bits_to_remove = encoding & REMOVE_BITS;
int encoding_with_bits_removed_xor_method      = encoding ^ /*XOR*/ bits_to_remove; // BEST?
int encoding_with_bits_removed_subtract_method = encoding - /*SUB*/ bits_to_remove; // BEST?

解决方法

如果您深入研究数字电子电路；对于按位布尔运算（AND、OR、XOR、XNOR），每个位都可以并行执行，而对于加法/减法，则不能并行执行（最低位对的进位/借位会影响下一个最高位对的结果位，其中...）

然而； CPU 很复杂，为了让所有部分保持同步，通常所有东西（除了极少见的异步/无时钟设计，如 GreenArrays 的芯片）都会四舍五入到最接近的时钟周期；因此，可以在 0.5 个周期内完成的 XOR 将花费 1 个完整周期，而可以在 0.9 个周期内完成的 SUB 将花费相同的 1 个完整周期。

换句话说；一般来说，XOR（或 AND）和 SUB 之间的性能极不可能有任何差异（但我仍然更喜欢 XOR 或 AND，因为它“理论上对 CPU 来说更简单”，并且可能会降低功耗）。

一个更重要的考虑因素（特别是对于高级语言，其中有一个编译器应该为您进行微优化）是源代码的可读性。对于位删除，AND 是常见的做法，而 SUB 是不寻常的（更有可能使读者暂时混淆）。如果 XOR 可以帮助您避免 NOT（例如，a = b ^ c 并不比 a = b & (~c) 更难理解），则它是合理的；但是您可以颠倒术语（例如，将“位删除”替换为“位掩码”）并以 a = b & c 结尾而不带 NOT，如果您可以这样做，它可能会提高可读性。