CUDA C最佳实践：无符号优化与有符号优化

在中，有一个关于使用有符号和无符号整数的小节

在C语言标准中，无符号整数溢出语义定义良好，而有符号整数溢出会导致未定义的结果。因此，编译器可以使用有符号算术比使用无符号算术更积极地进行优化。对于循环计数器，这一点尤其值得注意：因为循环计数器的值通常都是正数，所以可能很容易将计数器声明为无符号。但是，为了获得更好的性能，应该将它们声明为已签名

例如，考虑下面的代码：

for (i = 0; i < n; i++) { out[i] = in[offset + stride*i]; } 对于（i=0；istride*i可能会使32位整数溢出，因此如果将i声明为无符号，溢出语义将阻止编译器使用一些可能已应用的优化，例如强度降低。相反，如果i被声明为signed，其中溢出语义未定义，那么编译器有更多的余地来使用这些优化

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前两句话让我特别困惑。如果无符号值的语义定义良好，并且有符号值可以生成未定义的结果，那么编译器如何才能为后者生成更好的代码？

这是因为C的定义限制了编译器编写器在无符号整数的情况下可以做什么。当有符号整数溢出时，有更多的回旋余地。可以说，编译器编写者有更多的移动空间

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我就是这样读的。

文本显示了以下示例：

for (i = 0; i < n; i++) {  
     out[i] = in[offset + stride*i];  
}

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但是在有符号整数的情况下，编译器可以做它想做的任何事情。它不需要检查溢出-如果它确实溢出，那么这是开发人员的问题（它可能导致异常或产生错误的值）。因此，代码可以更快。

有符号的和无符号的之间的语义差异与不支持C定义的所有字大小的处理器的性能有关。例如，假设您有一个只支持32位操作且具有32位寄存器的CPU，您编写了一个C函数，它同时使用

int

（32位）和

char

（8位*）：

由于CPU只能在32位寄存器中存储

char

，并且只能对32位值执行算术运算，因此它将使用32位寄存器来保存b，并使用32位乘法运算

由于C标准规定有符号整数溢出会导致未定义的结果，因此编译器可以为上述函数创建代码，当

a

大于2时，该函数返回的值大于127

但是，如果使用无符号值：

unsigned int test(unsigned char a) {
  unsigned char b = a * 100;
  return b;
}

C标准定义了无符号操作的溢出语义，因此，编译器必须添加一个屏蔽操作，以确保即使

a

大于2，函数也不会返回大于255的值

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*C规范允许

char

的宽度大于8位，但这会中断许多程序，因此在本例中，我们假设编译器对

char

使用8位值。

编译器必须在执行加法之前检查溢出，否则，它将导致未定义的错误behavior@K-巴洛，不管怎样，这个场景是虚构的。。。我的假设是

tmp

是一个“非常大的数字”（例如长双精度），因此它可以在加法后检查它。但这只是一个奇怪的例子，当然这取决于实际的处理器。为什么不让无符号整数缠绕并责怪程序员，就像对待有符号整数一样？@BarryBrown the unsigned将根据标准缠绕。有符号整数甚至不能保证“环绕”——允许程序在有符号溢出时崩溃。不同之处在于，该标准规定了在一种情况下应该做什么，而将另一种情况视为“未定义的行为”。

tmp = offset;
for (i = 0; i < n; i++) {  
     out[i] = in[tmp];
     tmp += stride;
     if (tmp > UINT_MAX)
     {
         tmp -= UINT_MAX + 1;
     }
}

int test(char a) {
  char b = a * 100;
  return b;
}

unsigned int test(unsigned char a) {
  unsigned char b = a * 100;
  return b;
}