Question

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我不想知道何时或是否在我的代码中使用移位运算符，我对为什么倍增感兴趣将位移到左边而不是除法。

当我四处闲逛时，我遇到了this关于划分和位移的效率和速度的问题。它基本上表明，虽然在2的幂上执行位移时可能会节省几秒钟，但是不必担心一些差异。

对此感到好奇，我决定检查C＃中的位移实际上有多快，并实现了一些奇怪的事情：

正如我预期的那样，位移而不是分频更快，但“正常”乘法方法比位移更快。

我的问题很简单：为什么两位数的乘法比位移更快，尽管位移是处理器的基本操作？

以下是我的测试用例的结果：

           Division: | Multiplication:
Bit shift:   315ms   |   315ms
   normal:   406ms   |   261ms

时间是100个案例的平均值，每个案例包含10000个随机正数（从1到int.MaxValue）的每个数字10次操作。操作范围从分割/乘以2到1024（以2为单位）和从1到10位的位移。

修改

@usr：我使用的是.NET 4.5.1版

我更新了我的结果，因为我意识到我只计算了我说过的数字的十分之一...... facepalm

我的主要：

static Main(string[] args)
{
    Fill(); // fills the array with random numbers
    Profile("division shift:", 100, BitShiftDiv);
    Profile("division:", 100, Div);
    Profile("multiplication shift:", 100, BitShiftMul);
    Profile("multiplication:", 100, Mul);
    Console.ReadKey();
}

这是我的分析方法：

static void Profile(string description, int iterations, Action func)
{
    GC.Collect()
    GC.WaitForPendingFinalizers();
    GC.Collect();

    func();

    Stopwatch stopWatch = Stopwatch.StartNew();
    for (int i = 0; i < iterations; i++)
    {
        func();
    }
    stopWatch.Stop();

    Console.WriteLine(description);
    Console.WriteLine("total: {0}ms", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds);
    Console.WriteLine("  avg: {0}ms", stopWatch.Elapsed.TotalMilliseconds / (double)iterations);
}

包含操作的Actions的结构如下：

static void <Name>()
{
    for (int s = 1; s <= 10; s++)    /* for shifts */
    for (int s = 2; s <= 1024; s++)  /* for others */ 
    {
        for (int i = 0; i < nums.Length; i++)
        {
            var useless = nums[i] <shift> s;    /* shifting  */
            var useless = nums[i] <operator> s; /* otherwise */
        }
    }
}

nums是包含10000000 int的公开数组，由Fill()方法填充。

Answer 1

总结评论中已经提到的答案：

乘法以及位移更快，因为CPU的本机操作也是如此。它需要一个周期，而位移大约需要四个，这就是它更快的原因。分部需要11到18个周期。
使用C＃我无法接近CPU以获得诊断结果，因为在我的代码和CPU之间进行了许多优化。
此外，微基准测试很难并且会产生错误的结果，这也可能因上述原因而发生。

如果我忘了什么，请评论并告诉我！

除法和乘法与位移的差异

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1 个答案: