为什么在C ++中浮点除法比整数除法快？

Question

考虑C ++中的以下代码片段：（Visual Studio 2015）

第一块

const int size = 500000000;
int sum =0;
int *num1 = new int[size];//initialized between 1-250
int *num2 = new int[size];//initialized between 1-250
for (int i = 0; i < size; i++)
{
    sum +=(num1[i] / num2[i]);
}

第二块

const int size = 500000000;
int sum =0;
float *num1 = new float [size]; //initialized between 1-250 
float *num2 = new float [size]; //initialized between 1-250
for (int i = 0; i < size; i++)
{
    sum +=(num1[i] / num2[i]);
}

我期望第一个块运行更快，因为它是整数运算。但是，尽管第二块是浮点运算，但它的运行速度要快得多。这是我的基准测试结果：部门：

Type    Time
uint8   879.5ms
uint16  885.284ms
int     982.195ms
float   654.654ms

浮点乘法比整数乘法快。这是我的基准测试结果：

乘法：

Type    Time
uint8   166.339ms
uint16  524.045ms
int     432.041ms
float   402.109ms

我的系统规格：CPU核心i7-7700，Ram 64GB，Visual Studio 2015

Answer 1

由于浮点数表示中的指数部分，浮点数的划分比整数除法快。用一个简单的减法将一个指数除以另一个。

int32_t除法要求对31位数字进行float快速除法，而除法要求对24位尾数进行快速除法（隐含尾数中的前导且不存储在浮点数中），并且需要对8位指数进行更快的减法。

请参阅出色的详细说明，以了解如何在CPU中执行除法。

值得一提的是，SSE和AVX指令仅提供浮点除法，而不提供整数除法。SSE指令/ intrinsincs可以float轻松使计算速度提高四倍。

例如，如果查看Agner Fog的指令表，对于Skylake，则32位整数除法的等待时间为26个CPU周期，而SSE标量浮点除法的等待时间为11个CPU周期（令人惊讶的是，它花费了同时划分四个包装好的花车）。

还要注意，在C和C ++中的数字较短，没有分工int，使uint8_t和uint16_t首先被晋升为int，然后分工int小号发生。uint8_t除法看起来比int因为除法时转换后设置的位少int而导致除法更快完成，因此它看起来更快。