高效的C編程之:除法運算
14.2除法運算
因為ARM體系結(jié)構(gòu)本身并不包含除法運算硬件,所以在ARM上實現(xiàn)除法是十分耗時的。ARM指令集中沒有直接提供除法匯編指令,當(dāng)代碼中出現(xiàn)除法運算時,ARM編譯器會調(diào)用C庫函數(shù)(有符合除法調(diào)用_rt_sdiv,無符合除法調(diào)用_rt_udiv),來實現(xiàn)除法操作。根據(jù)除數(shù)和被除數(shù)的不同,32bit的除法運算一般要占有20-140個指令周期。除法運算占用的指令周期,由下面公式計算。
Time(除數(shù)n/被除數(shù)d)
=C0+C1*log2(除數(shù)n/被除數(shù)d)=
=C0+C1*(log2(除數(shù))-log2(被除數(shù))).
為了避免在程序中出現(xiàn)除法操作,編程時盡量使用其他運算來代替除法操作。如,使用x>(z×y)來代替(x/y)>z。
另外,在無法避免的除法運算中,盡量使用無符合除法代替有符號除法。這是因為在ARM庫函數(shù)中,無符合除法的運算速度要快于有符合除法。
下面章節(jié)將詳細(xì)討論如何在代碼中提高除法運算的執(zhí)行效率。
14.2.1合并除法和求余運算
ARM的除法運算庫函數(shù)能同時返回運算的商和余數(shù)。
在一些同時需要商和余數(shù)的情況下,編譯器將調(diào)用一次除法運算函數(shù)同時存儲運算的商和余數(shù)。
下面是一個編譯器調(diào)用除法庫,同時存儲運算的商和余數(shù)的例子。
源程序如下。
intcombined_div_mod(inta,intb)
{
return(a/b)+(a%b);
}
下面是編譯器編譯出的匯編代碼。
combined_div_mod
STMDBsp!,{lr}
MOVa3,a2
MOVa2,a1
MOVa1,a3
BL__rt_sdiv
ADDa1,a1,a2
LDMIAsp!,{pc}
從上面的例子可以看出,調(diào)用一次除法運算,同時返回了商和余數(shù)。
14.2.2使用2的整數(shù)次冪做除數(shù)
當(dāng)2的整數(shù)次冪做除數(shù)時,編譯器會自動將除法運算轉(zhuǎn)換成移位運算。所以在編寫程序算法時,盡量使用2的整數(shù)次冪做除數(shù)。
下面的例子顯示了編譯器對除法運算的自動優(yōu)化。
源程序如下。
typedefunsignedintuint;
uintdiv16u(uinta)
{returna/16;
}
intdiv16s(inta)
{returna/16;
}
編譯器的編譯結(jié)果如下。
div16u
MOVa1,a1,LSR#4
MOVpc,lr
div16s
CMPa1,#0
ADDLTa1,a1,#f
MOVa1,a1,ASR#4
MOVpc,lr
從上面的例子可以看出,無符號除法的運算速度快于有符號除法。
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