在不影響性能速度的情況下將 int 轉換為 long

Question

我有以下代碼來計算長為 1 的位數，其中 POPCNT.

public static int countBitsWithCasting(long i) {
        return POPCNT[(int)(i & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[(int)((i>>16) & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[(int)((i>>32) & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[(int)((i>>48) & 0xFFFF)];
    }

但是由於強制轉換，這段代碼平均比沒有強制轉換的代碼慢 1.6 倍

public static int countBits(int i) {
        return POPCNT[(i & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[((i>>16) & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[((i>>32) & 0xFFFF)] +
                    POPCNT[((i>>48) & 0xFFFF)];
    }

有沒有辦法提高從 long 轉換為 int 的性能？

Answer 1

在大多數 64 位架構上，將long轉換為int是免費的，因為 64 位寄存器的下半部分是可直接尋址的。 例如，在 x86-64 上，如果RAX寄存器中有一個 long 值，JIT 編譯器可以只采用EAX ，這使得RAX的低 32 位。

將int轉換為long也幾乎是免費的。 這只是一個簡單的 CPU 指令MOVSXD的問題。 是的，JIT 編譯器足夠聰明，可以優化翻譯 Java 級別轉換。

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您的第二種方法countBits(int i)更快不是因為演員。 它在語義上與第一種方法不同。

在 Java 中，根據JLS §15.19 ，integer 移位用0x1f屏蔽，而長移位用0x3f屏蔽。 這意味着，在第二種方法中(i>>32)與i相同，並且i>>48與i>>16相同。 所以，整個表達式等價於

return 2 * POPCNT[(i & 0xFFFF)] +
       2 * POPCNT[((i>>16) & 0xFFFF)];

JIT 編譯器當然可以進行如此簡單的優化，因此，在第二種方法中您有 2 次數組讀取，而不是第一種方法中的 4 次讀取。

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如果你想計算一個 long 中的位，你幾乎沒有比Long.bitCount 。

Long.bitCount是 HotSpot JVM 中的內部方法。 JIT 編譯器知道這種方法並對其進行特殊處理。 事實上， Long.bitCount被翻譯成一條 CPU 指令 - POPCNT 。