使整数均匀

Question

有时我需要确定某个整数是偶数.因此我可以使用以下代码:

int number = /* magic initialization here */;

// make sure the number is even
if ( number % 2 != 0 ) {
    number--;
}

但这似乎并没有被非常有效的最有效的方式做到这一点,所以我可以做到以下几点:

int number = /* magic initialization here */;

// make sure the number is even
number &= ~1;

但(除了不可读)我不确定该解决方案是否完全可移植.

• 您认为哪种解决方案最好？
• 第二种解决方案是否完全便携？
• 第二种解决方案比第一种解决方案快得多吗？
• 您对此问题还有哪些其他解决方案？
• 如果我在内联方法中执行此操作会怎么样？它(理论上)应该与这些解决方案一样快,可读性不应再成为问题,这是否会使第二种解决方案更可行？

注意:此代码应该只适用于正整数,但有一个解决方案也适用于负数将是一个加号.

Answer 1

就个人而言,我会使用内联辅助函数.

inline int make_even(int n)
{
    return n - n % 2;
}

// ....

int m = make_even(n);

Answer 2

我会使用第二种解决方案.在任何二进制表示中,无论位数,big-endian与little-endian或其他架构差异如何,该操作都将具有将最低位设置为零的效果.它快速且完全便携.如果遇到任何无法弄清楚它意味着什么的可怜C程序员,可以通过评论来解释代码的意图.

Answer 3

int even_number = (number / 2) * 2;

只要优化器不妨碍(不应该但是谁知道),这应该适用于任何架构.

Answer 4

在接受答案之前，我将做自己的尝试，以总结并完成此处找到的一些信息：

描述了四种可能的方法（以及其中的一些细微变化）。

1. if (number % 2 != 0) { number--; }
2. number&= ~1
3. number = number - (number % 2);
4. number = (number / 2) * 2;

在继续进行任何操作之前，让我先澄清一下：即使可以证明一种方法比另一种方法快200％，最坏的方法也是如此之快，以至于只有这种方法才能获得可见的增益，但是使用这些方法中的任何一种方法的预期收益都是最小的。如果在受CPU约束的应用程序中多次调用此方法，则速度最快。因此，这比真正的优化更有趣。

分析

可读性

就可读性而言，我将方法1评为最易读，将 方法4评为次优，将方法2评为最差。人们可以自由地不同意，但我之所以对他们进行排名是因为：

1. 在方法1中，尽可能明确的是，如果数字为奇数，则要从中减去，使之为偶数。
2. 方法4也是非常明确的，但是我将其排在第二位，因为乍一看您可能会认为它什么也没做，而后者只有一小部分，就像“哦...整数除法”。
3. 就可读性而言，方法2和3几乎等效，但是许多人不习惯按位操作，因此我将方法2评为更差。

考虑到这一点，我要补充一点，我通常认为，实现此目标的最佳方法是使用inline函数，并且没有一个选择是不可读，可读性不是真正的问题（在代码中的直接使用是明确且清晰的，阅读方法永远不会那么难）。

如果您不想使用inline方法，我建议您仅使用 方法1或方法4。

相容性问题

下溢

已经提到，方法1可能会下溢，具体取决于处理器表示整数的方式。只是为了确保您可以STATIC_ASSERT在使用方法1时添加以下内容 。

STATIC_ASSERT(INT_MIN % 2 == 0, make_even_may_underflow);

对于方法3，INT_MIN取决于结果是否具有除数或除数相同的符号，即使在甚至不是时也可能不会下溢。具有相同除数符号的永远不会下溢，因为 INT_MIN - (-1)它接近于0。请添加以下内容STATIC_ASSERT以确保：

STATIC_ASSERT(INT_MIN % 2 == 0 || -1 % 2 < 0, make_even_may_underflow);

当然，如果STATIC_ASSERT失败，您仍然可以使用这些方法，因为只有将INT_MIN传递给您的make_even方法时这才是问题，但是我强烈建议您这样做。

（Un）支持的位表示

使用方法2时，应确保编译器的位表示形式符合预期：

STATIC_ASSERT( (1 & ~1) == 0, unsupported_bit_representation);

// two's complement OR sign-and-magnitude.
STATIC_ASSERT( (-3 & ~1) == -4 || (-3 & ~1) == -2 , unsupported_bit_representation); 

速度

我还使用Unix time实用程序进行了一些幼稚的速度测试。我对每种不同的方法（及其变体）运行了4次并记录了结果，因为结果变化不大，所以我认为没有必要运行更多的测试。

所获得的结果表明方法4和方法2是所有方法中最快的。

结论

根据提供的信息，我建议使用方法4。它可读性强，我不知道任何兼容性问题，并且表现出色。

我希望您喜欢这个答案，并使用此处包含的信息做出自己明智的选择。:)

该源代码，如果你想检查我的结果是可用的。请注意，这些测试是使用g++Mac OS X 编译并在Mac OS X上运行的。不同的平台和编译器可能会给出不同的结果。