如果x> y，用y交换x的无分支版本？

Question

假设x和y是有符号整数，是否有一些超级有效的技巧可用于实现：

if (x < y) {
    std::swap(x, y);
}

我可以立即想到使用c = x < y的解决方案，然后将x分配给c * x + (1 - c) * y等，但这种方法会发出乘法指令，我想避免。 有没有办法单独摆弄小玩意儿？

编辑：只是澄清我真正关心的是试图摆脱由if引起的分支。 换句话说，我知道做交换的XOR技巧，但那不是我要问的。

Answer 1

我不确定，这是你的代码，但这是无分支解决方案：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char **argv) {
  int a = atoi(argv[1]);
  int b = atoi(argv[2]);
  int c = a - b;
  c &= c >> 31; // SXT for signed int
  a -= c;
  b += c;
  printf("Result: %d %d\n", a, b);
}

Answer 2

如果在此操作之后将x和y写入内存，则可以使用写入动态内存位置而不是条件跳转。 例如，对a[0], a[1]进行排序：

int x = a[0];
int y = a[1];
a[x >= y] = x;
a[y > x] = y;

如果您需要立即读取值，那么它可能比可预测的分支更慢，但它可能取决于处理器。

Answer 3

实现交换的最有效方法是识别您具有与名称关联的名称和数据，并且可以交换名称而不是交换数据。

例如，编译器可以转换为：

if (x < y) {
    std::swap(x, y);
}
do_something(x, y);
return x;

..到这个：

if (x < y) {
    // Names of "x" and "y" swapped in subsequent code
    do_something(y, x);
    return y;
} else {
    do_something(x, y);
    return x;
}

当然，交换名称而不是交换数据通常是免费的（因为性能），因为你实际上并没有交换任何东西。

现代CPU完全相同的技巧。

特别; CPU具有寄存器，寄存器是与数据相关联的名称。 对于像xchg eax,ebx （80x86）这样的指令，CPU只会交换寄存器名称而不会移动数据。 这意味着当任何寄存器中的数据尚未知道时，CPU可以进行交换（例如，因为它仍在被前一条指令计算或获取）。

换一种说法; 实现std::swap(x, y);的最快方法std::swap(x, y); 是为了确保为CPU生成正确的指令（例如，为了给CPU一个xchg eax,ebx在80x86上，它没有分支，也不必等到值已知）。

Answer 4

正如其他人所建议的那样，您可以尝试用std::min()和std::max()重写代码。

但是没有保证。 该语言缺乏一种表达你想要的编译器的方法。

关于我可能提供的唯一其他非C ++解决方案是内联汇编，您可以在其中精确编写所需的指令。 但是，使用内联汇编会影响编译器对其周围的代码执行的操作，并且可能会产生负面影响（例如，寄存器的低效使用，寄存器溢出等），这可能会抵消或否定任何预期的收益。