如何将 0/1 转换为有效签名？

Question

看下面的函数，其中a是一个无符号字节 0-255，b是一个浮点数：

def convert(a, b):

    if a & 0x80:

        return -b

    return b

b如果第一个位被设置，它会否定a，但如果不是，则什么都不做。人们可能会认为这不是那么酷，因为条件语句破坏了 CPU 中的分支预测。因此，人们会尝试将其转换为计算。

但我只找到了这个解决方案，看起来效率不高：

def convert(a, b):

    return (-1)**(a & 0x80) * b

哪个效率更高？编译器是否简化了第二个？有没有更好的办法？

Answer 1

这是 Python。在您可能想到的意义上，没有编译器。假设您使用的是 CPython（参考解释器），所有内容都通过一个巨大的 switch 语句循环运行，该语句读取并解释每个字节码。您对分支预测的担忧在这里无关紧要；在您执行的每个操作中，在类型检查、动态函数指针查找和调用等之间，都会有六个 CPU 级分支。switch当它最终读取字节码时，远程跳转可能会稍微损害数据缓存几百字节之外，而不是下一个字节码，但分支预测（或缺少分支预测）不是问题（100% 可预测的跳转也会有同样的问题）。基本上，你在这里所做的任何可能在 C 中工作并被编译器的优化器优化为理想代码的东西在 CPython 中都不起作用。所以不要打扰。编写您的完整代码，如果它太慢，则对其进行分析，然后努力优化“最热门”（最常被调用）的部分。你在这里进行了过早的优化，真的应该停止。如果我是你，我会选择选项＃1（可能替换if a & 0x80:为，if a >= 0x80:因为前者需要返回一个int必须进行更昂贵的真值测试，而后者bool直接返回，这是最便宜的真值测试） ，因为它很简单，不太可能很糟糕；仅当您的程序太慢时才调查其他选项，并且分析表明这段特定的代码是热点。

Answer 2

(-1)**(a & 0x80)计算功率，所以它非常低效。实际上，您可以将其替换1 if exponent & 1 == 0 else -1为 exponent being a & 0x80。但是通过做从 0 或 1 得到 1 和 -1 更容易x*2 - 1一些非分支版本return (((a >> 7) << 1) - 1)*b;return (((a >> 6) & 0x02) - 1)*b;return math.copysign(b, -(a >> 7));return math.copysign(b, -(a & 0x80));