Интересует вопрос, что оптимальнее для bool операции:
if (var1) var2 = false
else var2 = true
или
var2 = !var1
Другими словами - оптимальнее сравнивать и при условии присваивать нужное значение или проще сразу присваивать отрицание?
Stack Overflow на русском — это сайт вопросов и ответов для программистов. Присоединяйтесь! Регистрация займёт не больше минуты.
Присоединиться к сообществуИнтересует вопрос, что оптимальнее для bool операции:
if (var1) var2 = false
else var2 = true
или
var2 = !var1
Другими словами - оптимальнее сравнивать и при условии присваивать нужное значение или проще сразу присваивать отрицание?
@Uraty неплохо расписал, я попробую зайти с другой стороны.
Написал два небольших метода.
private static boolean m1(boolean value) {
boolean result;
if (value) result = false;
else result = true;
return result;
}
private static boolean m2(boolean value) {
boolean result = !value;
return result;
}
Скомпилировал и посмотрел байткод:
private static boolean m1(boolean);
0: iload_0
1: ifeq 9
4: iconst_0
5: istore_1
6: goto 11
9: iconst_1
10: istore_1
11: iload_1
12: ireturn
private static boolean m2(boolean);
0: iload_0
1: ifne
4: iconst_1
5: goto 9
8: iconst_0
9: istore_1
10: iload_1
11: ireturn
Понимать все не обязательно, стоит лишь заметить, что в обоих методах получалось почти одинаковое число инструкций, и они почти идентичны, за исключением одной инструкции: в методе m1()
присутствует ifeq
в m2()
ifen
- проверка на равенство и проверка на неравенство.
Можно сделать вывод, что они идентичны, но запись вида:
boolean result = !value
выглядит более лаконичней.
На С++ оптимизируется одинаково:
bool f(bool var1)
{
bool var2 = !var1;
return var2;
}
bool g(bool var1)
{
bool var2;
if (var1) var2 = false;
else var2 = true;
return var2;
}
превращаются в одно и то же:
f(bool):
mov eax, edi
xor eax, 1
ret
g(bool):
mov eax, edi
xor eax, 1
ret
Update Да, это в самом деле С++, каюсь. Ну, возьмем VC++ 2015. В режиме C++ c оптимизацией код одинаков:
g:
cmp BYTE PTR _var1$[esp-4], 0
sete al
f:
cmp BYTE PTR _var1$[esp-4], 0
sete al
Без оптимизации все страшно ;)
g:
push ebp
mov ebp, esp
push ecx
movzx eax, BYTE PTR _var1$[ebp]
test eax, eax
je SHORT $LN2@g
mov BYTE PTR _var2$[ebp], 0
jmp SHORT $LN3@g
$LN2@g:
mov BYTE PTR _var2$[ebp], 1
$LN3@g:
mov al, BYTE PTR _var2$[ebp]
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
f:
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 8
movzx eax, BYTE PTR _var1$[ebp]
test eax, eax
jne SHORT $LN3@f
mov DWORD PTR tv66[ebp], 1
jmp SHORT $LN4@f
$LN3@f:
mov DWORD PTR tv66[ebp], 0
$LN4@f:
mov cl, BYTE PTR tv66[ebp]
mov BYTE PTR _var2$[ebp], cl
mov al, BYTE PTR _var2$[ebp]
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
Т.е. длинно, но практически одинаково.
Для С код чуть подправлен:
#define bool _Bool
bool f(bool var1)
{
bool var2 = !var1;
return var2;
}
bool g(bool var1)
{
bool var2;
if (var1) var2 = 0;
else var2 = 1;
return var2;
}
Получаем с оптимизацией точно то же, что и для C++:
_g PROC ; COMDAT
cmp BYTE PTR _var1$[esp-4], 0
sete al
ret 0
_g ENDP
_f PROC ; COMDAT
cmp BYTE PTR _var1$[esp-4], 0
sete al
ret 0
_f ENDP
И без оптимизации:
_g PROC
push ebp
mov ebp, esp
push ecx
movzx eax, BYTE PTR _var1$[ebp]
test eax, eax
je SHORT $LN2@g
mov BYTE PTR _var2$[ebp], 0
jmp SHORT $LN3@g
$LN2@g:
mov BYTE PTR _var2$[ebp], 1
$LN3@g:
mov al, BYTE PTR _var2$[ebp]
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
_g ENDP
_f PROC
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 8
movzx eax, BYTE PTR _var1$[ebp]
test eax, eax
jne SHORT $LN3@f
mov DWORD PTR tv66[ebp], 1
jmp SHORT $LN4@f
$LN3@f:
mov DWORD PTR tv66[ebp], 0
$LN4@f:
mov cl, BYTE PTR tv66[ebp]
mov BYTE PTR _var2$[ebp], cl
mov al, BYTE PTR _var2$[ebp]
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
_f ENDP
Опять же, разница есть, но очень невелика..
Если соптимизировать сами функции, объявив их как _fastcall
, то получится код
test cl, cl
sete al
(ср. с Open Watcom ниже).
Очень забавно повел себя Open Watcom (для него пришлось заменить bool
на int
):
f_:
L$1:
test eax,eax
sete al
movzx eax,al
ret
g_:
jmp L$1
Он вообще перебросил вызов g
в f
! :)
Точно то же он сделал и в режиме С++ (оптимизации в обоих случаях - по умолчанию).
bool near f( bool ):
L$1:
test al,al
sete al
ret
bool near g( bool ):
jmp L$1
При полной оптимизации в режиме C он просто слил обе функции:
f_:
g_:
test eax,eax
sete al
movzx eax,al
ret
g
делает jmp
прямо в f
. Уж тут 200%, что код одинаков! :)
push
'и забыл...
Я пишу для микропроцессора - вот и возникла мысль, что второй вариант гораздо быстрее, просто я ассемблера не знаю.
Всё зависит от компилятора. Он может инлайнить эту функцию в место вызова и делать с ней что угодно в зависимости от окружающего кода. Вообще, я бы ожидал, что получится одинаковый код, хотя это может быть и не так.
Можно вспомнить, что в си любое нелулевое значение является истинным, поэтому само по себе инвертирование просто так не сделать. Насколько я понимаю, оно должно разложиться в инструкцию test
и условный переход.
Варианты, как я бы мог написать такое на ассемблере (примерно, на уровне идей). Специально не использую ret, предполагая, что функция будет инлайниться.
Самый примитивный вариант, похож на первый код безо всяких оптимизаций:
test a
jz ZERO
jmp NONZERO
ZERO: mov b 1
jmp DONE
NONZERO: mov b 0
DONE: no
Проверка, условный переход, присваивание, безусловный переход (не всегда).
Похож на первый, немного оптимизированный:
test a
jz ZERO
mov b 0
jmp DONE
ZERO: mov b 1
DONE: nop
Проверка, присваивание, ровно 1 переход (но в одном из двух мест).
b = 0; if (!a) b = 1;
оптимизированный:
xor b, b // то же, что `mov b 0`, но быстрее
test a
jnz NONZERO
mov b 1
NONZERO: nop
Для истинного a
: Присваивание, проверка, переход.
Для ложного a
: Присваивание, проверка, присваивание.
Думаю, для варианта b = !a
компилятор сам выберет оптимальный вариант. Это весьма простая конструкция, с которой ему должно быть проще разобраться, поэтому стоит выбирать её. Да и вообще, она читаемее.
Да, и ещё фишка. Если компилятор уверен, что там 0 или 1, он может заменить инвертирование на xor
вот так b = a ^ 1
:
mov b a
xor b 1
Одно перемещение и одна битовая операция.
PS: А ещё он может воспользоваться специфическими командами, которые я не знаю или не вспомнил. Или которые есть только в конкретном процессоре.
sete
(узнал благодаря этому вопросу и gcc -S) -- "Sets the byte in the operand to 1 if the Zero Flag is set, otherwise sets the operand to 0." / gcc -O3 использует как раз ее после testl
mov ebx, [var2] // xor eax, eax // sub ebx, 1 // adc eax, 0 // mov [var1], eax
Правда, длинновато и бесполезно с учётом других вариантов.
В случае с отрицанием должен быть создан такой набор ассемблерных команд:
Причем 1 и 3 - не обязательно. Зависит от того, что идет дальше и что было раньше.
При сравнении (не обязательно именно так, тут и компилятор может оптимизировать и в зависимости от процессора может другой код получится):
Как видите разница не очень большая. Вывод?
а) Предпочитайте понятный и красивый код вместо оптимизированного.
б) Сначала тестируйте приложение или вручную, или исходя из здравого смысла, или профилировщиком, а потом уже оптимизируйте узкие места.
test
, затем jz
, не?
Так называемая "оптимизация" этого фрагмента кода абсолютно никак не скажется на производительность вашей программы. А вот на читабельность и понимание вашей программы очень может сказаться.
Данный фрагмент кода
if (var1) var2 = false;
else var2 = true;
выглядит очень запутанно. Не сразу видно, что var2
- это отрицание var1
.
Чтобы было еще более наглядно видно, что этот код запутанный, представьте, что в этом месте надо выйти из функции. Тогда вам придется писать.
if (var1) var2 = false;
else var2 = true;
return var2;
Данный же фрагмент кода
var2 = !var1;
более ясный. Из него сразу же видно, что значением переменной var2
является отрицание значения переменной var1
. С дополнительным предложением return
все может быть записано в одну строчку
return !var1;
Или если нужно, чтобы переменная var2
обязательно получила значение, то
return var2 = !var1;
Более того, например в C++ без всяких дополнительных включений, вы можете написать даже так
return not var1;
Или
return var2 = not var1;
В C для этого достаточно будет включить заголовок <iso646.h>
Более того в том же C++ можно объявлять переменные в условиях. Поэтому если переменная используется только, например, в теле предложения if или в цикле, то можно написать
if ( bool var2 = not var1 )
{
// using var2
}
или
while ( bool var2 = not var1 )
{
//...
}
И даже в C, где нельзя объявлять переменные в условиях, тем не менее лучше записать
bool var2;
while ( var2 = !var1 )
{
// changing of var1
}