对不同类型的 expression1 << expression2 进行位位移会影响性能吗？

Question

我想知道使用像这样的不同类型是否会降低一些性能：

unsigned int nr0 = 8;
unsigned char nrBitsToShift = 2; //unsigned char, ok?

nr0 <<= nrBitsToShift;

而不是这个：

unsigned int nr0 = 8;
unsigned int nrBitsToShift = 2;

nr0 <<= nrBitsToShift;

Answer 1

理论上，这完全取决于您的 CPU 硬件。

一个典型的现代 CPU 将有一个 CPU 指令将一个值移动给定的位数。一个 CPU 寄存器加载要移位的值，第二个寄存器加载要移位的位数。接下来是执行移位的实际 CPU 指令。

典型的 32 位或 64 位 CPU 将具有单独的 CPU 大小为 32 位或 64 位的寄存器，但会有不同的指令使用寄存器的整个宽度，或者只是其中的一部分。只是每个寄存器的最低 8、16 或 32 位，也许可以选择将最低 8/16/32 位值解释为有符号或无符号值，这很重要。

鉴于此背景信息，让我们重新审视有问题的代码：

unsigned int nr0 = 8;
unsigned char nrBitsToShift = 2; //unsigned char, ok?

nr0 <<= nrBitsToShift;

不用说，我们将忽略现代编译器将在此处执行的明显优化。现代编译器可能会在编译时评估这个代码序列。但是让我们忽略它，假设这是按字面意思翻译成机器代码。

在那种情况下，如果所讨论的CPU有一个左移CPU指令指定寄存器的最低8位要移动的位数，那么左移操作几乎可以直接翻译成机器代码。但是，唯一的左移 CPU 指令可能会使用 CPU 寄存器的完整 16、32 或 64 位，用于移位的位数。在这种情况下，必须执行额外的 CPU 指令以将 8 位值扩展到 16、32 或 64 位。

当然，这主要是理论上的讨论。要获得实际答案，请尝试编译一些测试代码，禁用所有编译器优化，然后对其进行基准测试。我实际上怀疑是否会观察到性能上的显着差异。对于现代硬件，瓶颈通常是 RAM 或 I/O 带宽。现代 CPU 在 I/O 带宽不足之前，很难执行足够多的指令来让自己保持忙碌。

如果您确实设法测量了性能上的一些差异，那么它只会适用于您执行基准测试的特定硬件，原因如上。

对不同类型的 expression1 << expression2 进行位位移会影响性能吗？

Can a bit bitwise shift expression1 << expression2 with different types hurt performance?

c++

bit-shift