什么时候汇编比C快？[闭门]

作者
关闭。这个问题需要更加关注。它目前不接受答案。

五个月前关闭的

已锁定。这个问题及其答案被锁定，因为这个问题离题，但具有历史意义。它目前不接受新的答案或互动。

了解汇编语言的一个原因是，有时，它可以用来编写比用高级语言（特别是C语言）编写代码性能更好的代码。然而，我也多次听到它说，虽然这并不完全是错误的，但是汇编程序可以用来生成更高性能代码的情况非常罕见，需要汇编方面的专家知识和经验

这个问题甚至没有考虑到汇编指令是特定于机器的、不可移植的，或者汇编程序的任何其他方面。当然，除了这一点之外，了解汇编还有很多很好的理由，但这是一个需要示例和数据的特定问题，而不是关于汇编语言与高级语言的扩展论述

有人能提供一些具体的例子吗？在这些例子中，汇编比使用现代编译器编写的C代码要快，你能用分析证据来支持这一说法吗？我很有信心这些案例是存在的，但我真的很想知道这些案例到底有多深奥，因为这似乎是一个争论点

下面是一个真实的例子：旧编译器上的定点乘法

这些不仅在没有浮点运算的设备上很方便，在精度方面也很有用，因为它们可以提供32位精度，并且有一个可预测的错误（浮点运算只有23位，很难预测精度损失）。i、 e.整个范围内的一致绝对精度，而不是接近一致相对精度（浮点）

现代编译器很好地优化了这个定点示例，因此对于仍然需要编译器特定代码的更现代的示例，请参阅

  • 获取64位整数乘法的高阶部分：对于32×32=>64位乘法，使用uint64\u t的便携式版本无法在64位CPU上进行优化，因此需要使用内部函数或\u int128，才能在64位系统上实现高效的代码
  • _Windows 32位上的umul128：MSVC在将32位整数转换为64位时并不总是做得很好，因此内部函数帮助很大

C没有完全乘法运算符（N位输入的2N位结果）。用C表示它的通常方法是将输入转换为更广泛的类型，并希望编译器认识到输入的高位不有趣：

//在32位机器上，int可以保存32位定点整数。
int inline FixedPointMul（int a，int b）
{
long long a_long=a；//转换为64位。
长积=a_long*b；//执行乘法
返回值（int）（乘积&gt；&gt；16）；//定点偏移
}

这段代码的问题是我们做了一些不能用C语言直接表达的事情。我们想将两个32位的数字相乘，得到一个64位的结果，返回中间的32位。然而，在C语言中，这种乘法并不存在。您所能做的就是将整数提升到64位并执行64*64=64乘法

然而，x86（以及ARM、MIPS和其他）可以在一条指令中完成乘法运算。一些编译器过去常常忽略这一事实，生成调用运行时库函数进行乘法的代码。移位16通常也由库例程完成（x86也可以执行这种移位）

所以我们只剩下一两个库调用来进行乘法运算。这将产生严重后果。不仅移位较慢，还必须在函数调用中保留寄存器，这也无助于内联和代码展开

如果您在（内联）汇编程序中重写相同的代码，您可以获得显著的速度提升

除此之外：使用ASM不是解决问题的最佳方法。如果不能用C语言表达某些汇编指令，大多数编译器允许您使用内在形式的汇编指令。例如，VS.NET2008编译器将32*32=64位mul公开为u_emul，将64位移位公开为u ll_rshift

使用内部函数，您可以重写函数，使C编译器有机会了解发生了什么。这允许代码内联、寄存器分配、公共子表达式消除以及常量传播。这样，与手工编写的汇编代码相比，您将获得巨大的性能改进

供参考：VS.NET编译器定点mul的最终结果为：

int inline FixedPointMul（int a，int b）
{
返回（int）uu ll_ur换档（uuu emul（a，b），16）；
}

定点除法的性能差异更大。通过编写两行asm代码，对于除法密集的定点代码，我的改进达到了因子10

使用Visual C++ 2013给出了两种方法的相同汇编代码。

2007年发布的gcc4.1也很好地优化了纯C版本。（Godbolt编译器资源管理器没有安装任何早期版本的gcc，但可能即使是较旧的gcc版本也可以在没有内部函数的情况下安装。）

请参阅Godbolt编译器资源管理器上x86（32位）和ARM的source+asm。（不幸的是，它没有任何足够旧的编译器，无法从简单的纯C版本生成糟糕的代码。）

现代CPU可以做C根本没有运算符的事情，比如popcnt或通过位扫描查找第一个或最后一个设置的位。（POSIX有一个ffs（）函数，但其语义与x86bsf/bsr不匹配。请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Find_first_set)

有些编译器有时可以识别一个循环，该循环计算整数中的设置位数，并将其编译为popcnt指令（如果在编译时启用），但在GNU C中使用\u builtin\u popcnt更可靠，或者在x86上，如果您只针对具有SSE4.2的硬件：\u mm\u popcnt\u u32from&lt；immintrin.h&gt

或C++中，分配给 STD:：32&gt并使用.count（）。（在这种情况下，该语言找到了一种通过标准库可移植地公开popcount优化实现的方法，这种方法将始终编译为正确的内容，并且可以利用目标支持的任何内容。）另请参阅https://en.wikipedia.org/wiki/Hamming_weight#Language_support.

类似地，ntohl可以在一些具有它的C实现上编译为bswap（x86 32位字节交换，用于endian转换）

Intrinsic或手写asm的另一个主要领域是使用SIMD指令进行手动矢量化。编译器具有简单的循环，比如dst[i]+=src[i]*10.0，但当事情变得更复杂时，通常表现不佳或根本不自动矢量化。例如，您不太可能了解如何使用SIMD实现atoi？由编译器根据标量代码自动生成

相关文章：

  1. C/C++中的“-&gt；”运算符是什么？
  2. 提高SQLite的每秒插入数性能
  3. 如何设置、清除和切换单个位？
  4. #include&lt；文件名&gt；和#包括“文件名”？

发表评论

© 2026 开发百科-程序代码问答平台 • Built with