关于c ++：哪个更好的选项用于将整数除以2？


Which is better option to use for dividing an integer number by 2?

以下哪种技术是将整数除以2的最佳选择，为什么？

技巧1：

1
x = x >> 1;

技术2：

1
x = x / 2;

这里x是一个整数。

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使用最能描述您要执行的操作的操作。

  • 如果您将数字视为位序列，请使用bitshift。
  • 如果您将其视为数值，请使用除法。

请注意，它们并不完全等效。它们可以为负整数提供不同的结果。例如：

1
2
-5 / 2  = -2
-5 >> 1 = -3

(ideone)

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第一个看起来像分裂吗？不。如果要分割，请使用x / 2。如果可能的话，编译器可以对其进行优化以使用位移(称为强度降低)，如果您自己进行，则会使其成为无用的微优化。

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要继续：有很多理由支持使用x = x / 2;以下是一些：

  • 它更清楚地表达了你的意图(假设你没有处理比特错误的寄存器位或其他东西)

  • 无论如何，编译器会将其减少为移位操作

  • 即使编译器没有减少它并选择比移位更慢的操作，这最终会以可测量的方式影响程序性能的可能性本身也很小(如果它确实影响了它，那么你有一个实际的使用班次的原因)

  • 如果除法将成为更大表达式的一部分，那么如果使用除法运算符，则更有可能获得优先权：

    1
    2
    x = x / 2 + 5;
    x = x >> 1 + 5;  // not the same as above

  • 签名算术可能比上面提到的优先级问题更复杂

  • 重申 - 无论如何编译器已经为你做了这个。实际上，它会将除以常数转换为各种数字的一系列移位，加法和乘法，而不仅仅是2的幂。请参阅此问题以获取有关此内容的更多信息的链接。

简而言之，当你真正意味着乘法或除法时，你不会通过编码转移来购买任何东西，除非可能增加引入错误的可能性。这是一辈子的事情，因为编译器不够智能，无法在适当的时候优化这种转变。

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Which one is the best option and why for dividing the integer number by 2?

取决于你最好的意思。

如果你想让你的同事讨厌你，或者让你的代码难以阅读，我肯定会选择第一个选项。

如果要将数字除以2，请使用第二个数字。

两者不相等，如果数字为负数或在较大的表达式内，它们的行为不相同 - bitshift的优先级低于+或-，除法具有更高的优先级。

您应该编写代码来表达其意图。如果您关心性能，请不要担心，优化器在这些微优化方面做得很好。

只需使用除(/)，假设它更清晰。编译器将相应地进行优化。

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我赞同你应该支持x / 2的其他答案，因为它的意图更清晰，编译器应该为你优化它。

但是，优先选择x / 2而不是x >> 1的另一个原因是>>的行为是依赖于实现的，如果x是带符号的int并且是负的。

从6.5.7节，ISO C99标准的第5章：

The result of E1 >> E2 is E1 right-shifted E2 bit positions. If E1 has
an unsigned type or if E1 has a signed type and a nonnegative value,
the value of the result is the integral part of the quotient of E1 /
2E2. If E1 has a signed type and a negative value, the resulting value
is implementation-defined.

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x / 2更清晰，x >> 1的速度并不快(根据微基准测试，Java JVM快30％左右)。正如其他人所指出的那样，对于负数，舍入略有不同，所以当你想要处理负数时你必须考虑这个。一些编译器可能会自动将x / 2转换为x >> 1，如果他们知道数字不能为负数(甚至认为我无法验证这一点)。

即使x / 2也可能不使用(慢)除法CPU指令，因为某些快捷键是可能的，但它仍然比x >> 1慢。

(这是一个C / C ++问题，其他编程语言有更多的运算符。对于Java，还有无符号右移x >>> 1，这又是不同的。它允许正确计算两个值的平均值(平均值)，这样(a + b) >>> 1即使对于非常大的a和b值也会返回平均值。如果数组索引可能变得非常大，这对于二进制搜索是必需的。许多版本的二进制文件中存在一个错误搜索，因为他们使用(a + b) / 2来计算平均值。这不能正常工作。正确的解决方案是使用(a + b) >>> 1代替。)

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克努特说：

Premature optimization is the root of all evil.

所以我建议使用x /= 2;

这样代码很容易理解，而且我认为以这种形式优化这个操作，并不意味着处理器有很大的不同。

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看看编译器输出，以帮助您决定。我在x86-64上运行了这个测试
gcc(GCC)4.2.1 20070719 [FreeBSD]

另请参阅godbolt在线编译器输出。

你看到的是编译器在两种情况下都使用sarl(算术右移)指令，因此它确实识别两个表达式之间的相似性。如果使用除法，编译器还需要调整负数。为此，它将符号位向下移动到最低位，并将其添加到结果中。与分数相比，这可以在转移负数时解决一个一个问题。
由于除法情况确实有2个移位，而显式移位情况只做了一个，我们现在可以解释其他答案所测量的一些性能差异。

带汇编输出的C代码：

对于鸿沟，您的输入将是

1
2
3
int div2signed(int a) {
  return a / 2;
}

这就编译成了

1
2
3
4
5
    movl    %edi, %eax
    shrl    $31, %eax
    addl    %edi, %eax
    sarl    %eax
    ret

同样的转变

1
2
3
int shr2signed(int a) {
  return a >> 1;
}

输出：

1
2
3
    sarl    %edi
    movl    %edi, %eax
    ret
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只是一个补充说明 -

在某些基于VM的语言中，x * = 0.5通常会更快 - 特别是actionscript，因为不必检查变量除以0。

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使用x = x / 2; OR x /= 2;因为将来新程序员可能会使用它。因此，他更容易找到代码行中发生的事情。每个人都可能不知道这种优化。

就CPU而言，位移操作比除法操作更快。
但是，编译器知道这一点并将在适当的范围内进行适当优化，
因此，您可以通过最有意义的方式进行编码，并在知道您的代码时轻松休息
有效地运作。但请记住，unsigned int可以(在某些情况下)优于int，原因如前所述。
如果您不需要签名算术，则不要包含符号位。

我告诉编程比赛的目的。通常它们具有非常大的输入，其中除以2发生多次并且已知输入为正或负。

x >> 1将优于x / 2。我通过运行一个程序来检查ideone.com，该程序进行了超过10 ^ 10除以2的操作。 x / 2花费了近5.5秒而x >> 1花费了近2.6秒的同一节目。

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我想说有几件事需要考虑。

  • Bitshift应该更快，因为没有特别的计算
    需要转移位，但正如所指出的，有
    负数的潜在问题。如果你有保证
    正数，正在寻找速度然后我会建议
    位位移。

  • 除法运算符对人类来说非常容易阅读。
    因此，如果您正在寻找代码可读性，您可以使用它。注意
    编译器优化领域已经走过了漫长的道路，因此使代码变得容易
    阅读和理解是一种很好的做法。

  • 根据底层硬件，
    操作可能有不同的速度。 Amdal的法律是制定
    常见的情况很快。所以你可能有可以执行的硬件
    不同的操作比其他人更快。例如，乘以
    0.5可能比除以2更快。(如果你想强制执行整数除法，你可能需要占用乘法的最低点)。

    • 如果你是在追求纯粹的性能，我建议你创建一些可以进行数百万次操作的测试。多次尝试执行(您的样本大小)，以确定哪个在统计上最适合您的OS /硬件/编译器/代码。

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    x = x / 2;是适合使用的代码..但操作取决于您自己的程序，您希望如何生成输出。

    让你的意图更清晰...例如，如果你想分裂，使用x / 2，让编译器优化它以移动运算符(或其他任何东西)。

    今天的处理器不会让这些优化对程序的性能产生任何影响。

    答案取决于您所处的环境。

    • 如果您正在使用8位微控制器或任何没有硬件支持进行乘法运算的任何东西，那么位移是预期的并且很常见，而编译器几乎肯定会将x /= 2转换为x >>= 1，分区符号的存在将会提高在这种环境中比使用轮班实现分裂更多的眉毛。
    • 如果您正在一个性能关键的环境或代码段工作，或者您的代码可以在编译器优化关闭的情况下进行编译，x >>= 1带有解释其推理的注释可能最好只是为了明确目的。
    • 如果您不符合上述条件之一，只需使用x /= 2即可使代码更具可读性。更好的是保存下一个程序员，他们碰巧看你的代码，你的班次操作10秒加倍，而不必毫无疑问地证明你知道转换是更有效的没有编译器优化。

    所有这些都假设无符号整数。简单的转变可能不是你想签名的。此外，DanielH提出了一个关于将x *= 0.5用于某些语言(例如ActionScript)的好处。

    mod 2，test for = 1. dunno c中的语法。但这可能是最快的。

    通常右移分为：

    1
    q = i >> n; is the same as: q = i / 2**n;

    这有时用于以清晰为代价加速程序。我认为你不应该这样做。编译器足够智能，可以自动执行加速。这意味着投入班次不会以牺牲清晰度为代价。

    从Practical C ++ Programming看一下这个页面。

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    显然，如果你是为下一个阅读它的人编写代码，那么请选择"x / 2"的清晰度。

    但是，如果速度是您的目标，请尝试两种方式和结果。 几个月前，我研究了一个位图卷积例程，它涉及逐步遍历整数数组并将每个元素除以2.我做了各种各样的事情来优化它，包括用"x >> 1"代替"x"的旧技巧/ 2"。

    当我实际上两种方式时，我惊讶地发现x / 2比x >> 1更快

    这是使用Microsoft VS2008 C ++打开默认优化。

    在性能方面。 CPU的移位操作比分割操作码快得多。
    所以除以2或乘以2等都可以从换班操作中受益。

    至于外观和感觉。作为工程师，我们什么时候变得如此依赖化妆品，即使是漂亮女士也不会使用！ :)

    X / Y是正确的...和">>"移位运算符..如果我们想要两个除以整数我们可以使用(/)被除数运算符。 shift运算符用于移位位..

    X = X / 2;
    X / = 2;我们可以像这样使用..

    虽然x >> 1比x / 2快，但在处理负值时正确使用>>会稍微复杂一些。 它需要类似于以下内容：

    1
    2
    3
    4
    5
    6
    // Extension Method
    public static class Global {
        public static int ShiftDivBy2(this int x) {
            return (x < 0 ? x + 1 : x) >> 1;
        }
    }