提问人：rjzii 提问时间：11/17/2023 最后编辑：rjzii 更新时间：11/17/2023 访问量：194
确定双精度值在功能上是否为零的最快方法是什么
What is the fastest way to determine if a double is functionally zero
问：
我正在努力重构一些处理大量浮点计算的代码以提高性能（根据 valgrind 的说法，我们大约 90% 的时间都花在这个函数上，所以优化很好）;但是，如果我们遇到实际上为零的情况，那么我们可以分配零并继续前进。以前我们执行以下操作（假设内联函数）：x
if (std::fabs(a - b) < std::numeric_limits<double>::epsilon()) {
// do things
}
在大多数情况下。而现在，当我知道它是零时，我正在改变以下模式：b = 0.0b
if (std::abs(a) < std::numeric_limits<double>::epsilon()) {
// do things
}
这似乎为我们节省了几个周期。但是，是否可以采取更多措施来加快速度，或者这或多或少是门槛？
答：
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ShadowRanger
11/17/2023
#1
我认为这与它将要得到的效率差不多。启用优化后，在 x86-64 系统上，生成的程序集为：if
- A（将 的值从全局常量存储器加载到寄存器;函数变成一个要加载的常量）
movsdepsilon - 一个（为了掩盖被检查中的负号位，这就是内联时所要做的）
andpddoublestd::abs - A（比较两个寄存器）
comisd - A（实际条件分支）
ja
如果为更现代的芯片编译，前三条指令将更改为前缀形式（我猜新版本在可用时效率更高），但除此之外不会更改。这几乎是便宜的。我想从理论上讲，如果你经常这样做，矢量化可能会让你用更少的指令对多个值做同样的工作，但是：v
- 编译器可能会自行解决这个问题，并且
- 如果没有，我会等待分析显示这是一个瓶颈，然后再进一步担心
据我所知，任何基于（您想要并被视为等效的地方）的解决方案，例如：std::fpclassifyFP_ZEROFP_SUBNORMAL
switch (std::fpclassify(a)) {
case FP_SUBNORMAL:
case FP_ZERO:
// do things
break;
}
涉及相同的指令，加上三个（或）指令，以及三个条件跳转;几乎可以肯定，两个额外的比较和条件分支比加载单个常量更糟糕。andpdcomisducomisd
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bolov
11/17/2023
#2
您可以考虑的另一个优化是丢弃更多情况：
constexpr float near_zero_limit = 0.01f;
if (std::fabs(a - b) < near_zero_limit )
这并不是说测试更快，而是在更多情况下你不做剩下的工作。我不知道你的算法，也不知道这对你的计算是否有意义，但你可以搜索最大的算法，你可以接受将最终结果视为有效的零或从零开始察觉不到，如果这会带来更高的性能。near_zero_limit
评论
std::fpclassify()不处理 epsilon，只处理 +/-0。doubleswitchstd::fpclassifyFP_ZEROFP_SUBNORMAL