高效的C編程之:除法運(yùn)算
14.2除法運(yùn)算
因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/ARM">ARM體系結(jié)構(gòu)本身并不包含除法運(yùn)算硬件,所以在ARM上實(shí)現(xiàn)除法是十分耗時(shí)的。ARM指令集中沒(méi)有直接提供除法匯編指令,當(dāng)代碼中出現(xiàn)除法運(yùn)算時(shí),ARM編譯器會(huì)調(diào)用C庫(kù)函數(shù)(有符合除法調(diào)用_rt_sdiv,無(wú)符合除法調(diào)用_rt_udiv),來(lái)實(shí)現(xiàn)除法操作。根據(jù)除數(shù)和被除數(shù)的不同,32bit的除法運(yùn)算一般要占有20-140個(gè)指令周期。除法運(yùn)算占用的指令周期,由下面公式計(jì)算。
Time(除數(shù)n/被除數(shù)d)
=C0+C1*log2(除數(shù)n/被除數(shù)d)=
=C0+C1*(log2(除數(shù))-log2(被除數(shù))).
為了避免在程序中出現(xiàn)除法操作,編程時(shí)盡量使用其他運(yùn)算來(lái)代替除法操作。如,使用x>(z×y)來(lái)代替(x/y)>z。
另外,在無(wú)法避免的除法運(yùn)算中,盡量使用無(wú)符合除法代替有符號(hào)除法。這是因?yàn)樵贏RM庫(kù)函數(shù)中,無(wú)符合除法的運(yùn)算速度要快于有符合除法。
下面章節(jié)將詳細(xì)討論如何在代碼中提高除法運(yùn)算的執(zhí)行效率。
14.2.1合并除法和求余運(yùn)算
ARM的除法運(yùn)算庫(kù)函數(shù)能同時(shí)返回運(yùn)算的商和余數(shù)。
在一些同時(shí)需要商和余數(shù)的情況下,編譯器將調(diào)用一次除法運(yùn)算函數(shù)同時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)算的商和余數(shù)。
下面是一個(gè)編譯器調(diào)用除法庫(kù),同時(shí)存儲(chǔ)運(yùn)算的商和余數(shù)的例子。
源程序如下。
intcombined_div_mod(inta,intb)
{
return(a/b)+(a%b);
}
下面是編譯器編譯出的匯編代碼。
combined_div_mod
STMDBsp!,{lr}
MOVa3,a2
MOVa2,a1
MOVa1,a3
BL__rt_sdiv
ADDa1,a1,a2
LDMIAsp!,{pc}
從上面的例子可以看出,調(diào)用一次除法運(yùn)算,同時(shí)返回了商和余數(shù)。
14.2.2使用2的整數(shù)次冪做除數(shù)
當(dāng)2的整數(shù)次冪做除數(shù)時(shí),編譯器會(huì)自動(dòng)將除法運(yùn)算轉(zhuǎn)換成移位運(yùn)算。所以在編寫程序算法時(shí),盡量使用2的整數(shù)次冪做除數(shù)。
下面的例子顯示了編譯器對(duì)除法運(yùn)算的自動(dòng)優(yōu)化。
源程序如下。
typedefunsignedintuint;
uintdiv16u(uinta)
{returna/16;
}
intdiv16s(inta)
{returna/16;
}
編譯器的編譯結(jié)果如下。
div16u
MOVa1,a1,LSR#4
MOVpc,lr
div16s
CMPa1,#0
ADDLTa1,a1,#f
MOVa1,a1,ASR#4
MOVpc,lr
從上面的例子可以看出,無(wú)符號(hào)除法的運(yùn)算速度快于有符號(hào)除法。
評(píng)論