这是将 64b 值的缓冲区重新格式化为 16b 的最快方法吗？-解网

问：

我有一个数据流，它将物理上的 64 位值输出到缓冲区。当缓冲区达到一定水平时，需要将其重新格式化为连续的 16 位值。实际值永远不会超过数据流生成的每个值的 64 位中的 24 位，因此这相当于将 24b 值截断为 16b 并重新排列缓冲区，以便这些值现在是连续的。我相信我已经找到了最快的方法来做到这一点，但是我不确定是否有我可能缺少的优化或 C++ 标准实用程序提供的更快方法。下面是一个 MRE，显示了我的重新格式化功能以及一个测试工具，用于生成我遇到的数据并计时重新格式化。

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <unistd.h>

int num_samples = 160000;

void fill_buffer(uint8_t** buffer){
  *buffer = (uint8_t*)malloc(num_samples * sizeof(uint64_t));
  for (int i = 0; i < num_samples; i += 8){
    (*buffer)[i] = rand() % 0xFF;
    (*buffer)[i + 1] = rand() % 0xFF;
    (*buffer)[i + 2] = rand() % 0xFF;
  }
}

void reformat_1(uint8_t* buf){
  uint64_t* p_8byte = (uint64_t*)buf;
  uint16_t* p_2byte = (uint16_t*)buf;

  for (int i = 0; i < num_samples; i++){
    p_2byte[i] = p_8byte[i] >> 8;
  }
}

int main(int argc, char const* argv[]){
  uint8_t* buffer = NULL;

  fill_buffer(&buffer);
  auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  reformat_1(buffer);
  auto stop = std::chrono::high_resolution_clock::now();
  auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(stop - start);
  std::cout << "Time taken by function one: " << duration.count() << " microseconds" << std::endl;

  return 0;
}

我也愿意听到关于我的基准测试设置的反馈，我发现有趣的是，我从文件中读取的实际样本数据得到了~130uS，而对于随机生成的数据，我看到接近1800uS，所以这显然不是一个完全具有代表性的例子。-O3

我要注意的另一件事是，我认为会对我的实际时间（与合成时间相比）起作用，但显然不是：虽然这里是一个神奇的数字，但实际上，它是计算出来的，通常是常数（并非总是如此），但不是编译器会用常量替换的东西展开循环等（我认为）。num_samples

C++ 优化微基准测试

@Someprogrammerdude很好，我不知道这是未定义的，因为从技术上讲，我从不直接访问这些元素，我会想吗？到目前为止，它运行良好，没有任何警告或错误，所以我要感谢编译器。我想知道这是否是合成数据性能较慢的原因，我可以看到投射导致它缓存的数据比需要的多。总的来说，我更担心重新格式化缓冲区的功能，但当我在 PC 上时，我会编辑它以最初将缓冲区归零。需要明确的是，缓冲区在实践中从来都不是这样的 uninit，只是这个尝试的 MRE

答：

1赞 olegarch 6/29/2023 #1

这种微改进将性能提高了 ~10%：

void reformat_2(uint8_t* buf){
  uint32_t* p_8byte = (uint32_t*)buf;
  uint16_t* p_2byte = (uint16_t*)buf;
  uint16_t* p_2end  = p_2byte + num_samples;

  while(p_2byte < p_2end){
    *p_2byte++ = *p_8byte >> 8;
    p_8byte += 2;
  }
}

为了查看更清晰的数字，我将缓冲区大小增加了 100 倍，达到 16M 个条目。

这是将 64b 值的缓冲区重新格式化为 16b 的最快方法吗？

Is this the fastest way to reformat a buffer of 64b values to 16b?

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