Ist die bitweise Multiplikation und Division in C tatsächlich schneller als die Verwendung der Operatoren?

Bitweise Operatoren für Multiplikation und Division in C: Eine Leistungsanalyse

Die Fähigkeit, Multiplikation und Division mithilfe bitweiser Operatoren in C durchzuführen, hat einen Funken ausgelöst Neugier unter Entwicklern. Obwohl es theoretisch möglich ist, diese Operationen durch Bitmanipulation zu erreichen, stellt sich die Frage: Ist dies tatsächlich schneller als die Verwendung der herkömmlichen Multiplikations- und Divisionsoperatoren?

Bitweiser Ansatz

Eine Multiplikation kann erreicht werden, indem der Operand um die gewünschte Anzahl von Bits nach links verschoben wird. Beispielsweise kann i*2 wie folgt berechnet werden: i << 1. Ebenso kann eine Division durch 2 durch eine Verschiebung um 1 Bit nach rechts durchgeführt werden.

Division durch andere Zahlen als 2 kann durch eine Reihe von Links- und Rechtsverschiebungen angenähert werden. Beispielsweise kann i*10 ausgedrückt werden als (i << 3) (i << 1).

Compiler-Optimierung

Allerdings ist es so Es ist wichtig zu beachten, dass moderne C-Compiler aggressive Optimierungen verwenden, die bitweise Operationen zur Multiplikation und Division oft langsamer machen als die Verwendung der tatsächlichen Operatoren. Der Optimierer des Compilers erkennt die Absicht hinter diesen Operationen und generiert optimierten Assemblercode, der schneller ist als der bitweise Ansatz.

Eingabebeschränkungen

Während bitweise Operationen Multiplikation und Division annähern können Bei den meisten Eingabewerten gibt es bestimmte Eingaben, bei denen dieser Ansatz möglicherweise fehlschlägt oder zu ungenauen Ergebnissen führt. Wenn Sie beispielsweise mit negativen Zahlen oder großen Werten multiplizieren oder dividieren, die zu einem Überlauf führen würden, ist es sicherer, die herkömmlichen Operatoren zu verwenden.

Fazit

Zusammenfassend: while Es ist theoretisch möglich, Multiplikationen und Divisionen mit bitweisen Operatoren in C durchzuführen. Dies wird jedoch im Allgemeinen nicht empfohlen, da moderne Compiler diese Operationen bereits effizient optimieren. Darüber hinaus unterliegen bitweise Operationen Einschränkungen und können bei bestimmten Eingabewerten zu unerwarteten Ergebnissen führen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, Wartbarkeit und Leistung ist es ratsam, die herkömmlichen Operatoren für Multiplikation und Division zu verwenden.

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