为什么是数学。战俘性能比位移差？

Question

在 Exercism 网站上解决此练习时，我使用了标准数学。Pow包函数获得两个的提升幂。return uint64(math.Pow(2, float64(n-1)))在检查了社区解决方案之后，我发现了一个使用位移来实现相同目标的解决方案：return uint64(1 << uint(n-1)), nil令我惊讶的是，两者之间有很大的性能差异：位移数学pow我以为Go编译器会识别出这种数学。Pow使用常量2作为基础，并且只是自己使用位移位，而我没有明确地这样做。我能看到的唯一其他区别是 float64 的转换和数学运算。Pow 在浮点数上运行，而不是在整数上运行。为什么编译器不优化电源操作以实现类似于位移位的性能？

Answer 1

首先，请注意，这是问题中出现的表达式的更好版本。表达式是一个，所以有效的移位值在 0 到 30 或 62 之间，这取决于 int 的大小。 允许在 0 和 63 之间。uint64(1) << (n-1)uint64(1 << uint(n-1))1<<nintuint64(1) << nn

通常，您建议的优化不正确。编译器必须能够推断出该值是否在特定范围内。n

请参阅此示例（在操场上）

package main

import (

    "fmt"

    "math"

)

func main() {

    n := 65

    fmt.Println(uint64(math.Pow(2, float64(n-1))))

    fmt.Println(uint64(1) << uint(n-1))

}

输出表明这两种方法是不同的：

9223372036854775808

0

Answer 2

数学。Pow（） 用于对数字进行操作。位移位以计算 2 的幂只能应用于整数，并且只能应用于结果适合（或 ）的微小子集。float64int64uint64

如果您有这样的特殊情况，我们非常欢迎您使用位移位。

结果大于或基数不是（或 的幂）的任何其他情况都需要浮点运算。math.MaxInt6422

另请注意，即使将实现对上述可能的微小子集的检测，结果也是2的补码格式，该格式也必须转换为IEEE 754格式，因为返回值为is（尽管这些数字可以被缓存），您很可能会再次将其转换回。math.Pow()float64int64

同样：如果需要性能，请使用显式位移位。

Answer 3

因为这种优化从未实施过。

go编译器旨在实现快速的编译时间。因此，一些优化被认为是不值得的。这节省了编译时间，但代价是需要一些运行时。