C++ ceil()函數(shù)的性能優(yōu)化方法

ceil() 函數(shù)是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個函數(shù)，用于計(jì)算大于或等于給定浮點(diǎn)數(shù)的最小整數(shù)。在某些情況下，為了提高性能，可以考慮使用其他方法來實(shí)現(xiàn)相同的功能。以下是一些建議：

1. 使用內(nèi)聯(lián)匯編代碼：

   對于某些處理器（如 x86 和 x86_64），可以使用內(nèi)聯(lián)匯編代碼來實(shí)現(xiàn) ceil() 函數(shù)。例如，在 x86_64 上，可以使用以下代碼：

   #include <cmath>
   
   inline double fast_ceil(double x) {
       double result;
       asm volatile("roundsd $2, %1, %0" : "=x" (result) : "x" (x));
       return result;
   }
   

   這里使用了 roundsd 指令，其中 $2 表示向上取整。這種方法的性能通常比使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的 ceil() 函數(shù)更好。

2. 使用 SSE 指令集：

   對于支持 SSE 指令集的處理器，可以使用 _mm_ceil_pd() 函數(shù)來實(shí)現(xiàn) ceil() 功能。這個函數(shù)是 SSE 4.1 指令集中的一部分，需要包含 <smmintrin.h> 頭文件。

   #include <cmath>
   #include <smmintrin.h>
   
   inline double fast_ceil(double x) {
       __m128d input = _mm_set_sd(x);
       __m128d result = _mm_ceil_pd(input);
       return _mm_cvtsd_f64(result);
   }
   

   這種方法的性能通常也比使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的 ceil() 函數(shù)更好。

3. 使用位操作：

   對于整數(shù)輸入，可以使用位操作來實(shí)現(xiàn) ceil() 功能。這種方法適用于整數(shù)類型，但不適用于浮點(diǎn)數(shù)。

   inline int fast_ceil(int x) {
       return x + ((x > 0) ? 1 : 0);
   }
   

   請注意，這種方法僅適用于整數(shù)類型，并且可能導(dǎo)致錯誤的結(jié)果（例如，對于負(fù)數(shù)輸入）。

4. 使用查找表：

   對于有限的輸入范圍，可以使用查找表來存儲 ceil() 函數(shù)的結(jié)果。這種方法的性能通常非常好，但需要額外的內(nèi)存空間來存儲查找表。

   #include<vector>
   #include <cmath>
   
   std::vector<double> create_ceil_lookup_table(size_t size) {
       std::vector<double> lookup_table(size);
       for (size_t i = 0; i< size; ++i) {
           lookup_table[i] = std::ceil(static_cast<double>(i));
       }
       return lookup_table;
   }
   
   double fast_ceil(double x, const std::vector<double>& lookup_table) {
       return lookup_table[static_cast<size_t>(x)];
   }
   

   請注意，這種方法僅適用于有限的輸入范圍，并且可能導(dǎo)致錯誤的結(jié)果（例如，對于超出查找表范圍的輸入）。

在選擇性能優(yōu)化方法時(shí)，請確保根據(jù)您的應(yīng)用程序的具體需求進(jìn)行評估。在某些情況下，使用標(biāo)準(zhǔn)庫中的 ceil() 函數(shù)可能已經(jīng)足夠快，而在其他情況下，可能需要使用其他方法來實(shí)現(xiàn)更好的性能。