32 位比较比 64 位比较快吗？

Question

32位的比较比64位的比较快吗？

我在看这个文件http://www.netlib.org/fdlibm/s_cos.c

他们有这段代码

    /* |x| ~< pi/4 */
    ix &= 0x7fffffff;
    if(ix <= 0x3fe921fb) return __kernel_cos(x,z);

我理解第一行，它计算x的绝对值。但为什么比较如此复杂？通过比较前 32 位而不是全部 64 位，性能是否有任何改进？我能写吗

long unsigned int ix = *(long unsigned int * (&x));
ix &= 0x7fffffffffffffff;
if (ix < 3fe921fb54442d18) 
/* What comes next */

并期望在 64 位机器上获得相同的速度性能？虽然我同意这会消耗更多内存。

0x3fe921fb54442d18 是 pi/2。

Answer 1

在我的 64 位 Intel 机器上，Apple clang version 12.0.0我尝试运行ix <= 0x3fe921fbwhere多次ix输入int超过十亿次。然后我尝试ix < 0x3fe921fb54442d18以相同的unsigned long次数运行ix。以下是几秒钟的结果：

无优化 32 位：

1.470922
1.448247
1.449718
1.446084
1.450020
1.453608

无优化 64 位：

1.567637
1.561653
1.565024
1.575094
1.567794
1.564141

-O332位：

0.421903
0.419469
0.425281
0.419894
0.425790
0.424800

-0364 位：

0.636965
0.640522
0.637279
0.634344
0.634989
0.633755

32 位比较，至少在我的机器上，始终稍快一些。

我会选择第一个选择。即使在 64 位机器上，无论优化设置如何，速度也更快，并且使用的内存和功耗也更少，因为 32 位比较电路更小，消耗的能量更少。另请注意，long unsigned int ix = *(long unsigned int *)(&x);类型double化在技术上x是未定义的行为。

测试代码：

volatile int ix = 0; // Changing this value has no effect
clock_t before = clock();
for (int i = 1<<30; i--;) {
    volatile int sink = ix <= 0x3fe921fb;
}
printf("%f\n", (double)(clock()-before)/CLOCKS_PER_SEC);

volatile unsigned long ix = 0;
clock_t before = clock();
for (int i = 1<<30; i--;) {
    volatile int sink = ix < 0x3fe921fb54442d18;
}
printf("%f\n", (double)(clock()-before)/CLOCKS_PER_SEC);