C 位掩码检查是否比比较数字更有效？

我听说基于位掩码的检查比比较数字更有效。这是真的吗

“基于位掩码”检查：

数字比较：

if (val == IMPORTANT_VAL)
...

---

在这两种情况下，我觉得无论如何它都必须从内存中取出

val

。那么为什么位掩码更有效呢？编译器是否对位掩码做了一些特殊的处理？

因此，位字段的好处在于，您可以将大量布尔标志打包到一个单词中。测试一个特定标志的代码是可比较的，但是测试标志的特定子模式的代码可以短得多，尽管您可能需要自己编写测试：

// using bool
bool a,b,c,d;
if (a && !b && c && !d) ...

// hoping the compiler knows what we are doing
enum { A= 0x01, B= 0x02, C= 0x04, D= 0x08};
if ((flags&A) && !(flags&B) && (flags&C) && !(flags&D)) ...

// Optimise it ourselves:
enum { A= 0x01, B= 0x02, C= 0x04, D= 0x08};
if ((flags & (A|B|C|D)) == (A|!B|C|!D)) ...

在第一种情况下，编译器必须加载每个位置，尽管它可能会提前退出。在后一种情况下，它至少可以加载一次值并在核心中执行多个操作。一个好的优化者可以将第二个模式优化到第三个模式，即2条指令，尽管优化者可能也意识到它可以将所有bool作为“长”加载以减少带宽，并且它们至少都在同一个缓存线中，这几乎和现在在核心中一样好

但是在任何情况下，为了简洁起见，第三种形式将战胜第一种形式，同时节省一点存储空间

请注意，您的两个示例测试的不是同一件事

A&5

测试4位和1位是否都已设置，但完全忽略2位和任何更高的位

---

A==5

测试是否设置了1位和4位，但它也检查所有其他位是否清晰。

首先，我们通过假设

重要位==重要位

和

VAL

的所有其他位都是

0

来限制这个问题，以便两个测试的结果相同

简短回答：别担心

长答案：

它取决于目标体系结构、重要位的值以及执行代码的上下文

x86有

和

指令，可以方便地设置

Z

标志，因此可以使用它在单个指令中屏蔽和测试一个值与0的对比。然后是

CMP

指令，它比较值。

和

以及

CMP

指令都具有相同的延迟1和吞吐量4。因此，在x86上不会有任何区别，除非编译器能够设法重用某些特定值并与上面/下面的代码混合。不过，性能上的差异将微乎其微

话虽如此，

&

和

==

测试的语义确实不同

• if（val&…

  test用于屏蔽位

• if（val==…

  test用于比较值

---

我建议首先从代码可读性的角度来处理它。如果

val

不是一个位字段，请帮自己一个忙，不要使用

&

来对抗它。

我想这可能取决于编译器/CPU，尽管我希望在大多数情况下，它们在性能方面非常相似。位掩码检查当多个标志（位）组合成一个整数（字节、短、长）时，

&

非常常见因为这样可以很容易地检查是否设置了单个位。您可以。这里，第一种方法需要3条指令，但第二种方法是唯一的，即使假定

重要位

和

重要位

相同，这两种测试也完全不同。如果重要位的值为

1

，则第一种测试检查w

val

中的数字是否为奇数，而第二个则检查它是否等于

1

。这些数字完全不同，因此比较是不相关的。我选择了最简单的情况，但不管

重要位的实际值是多少，这个概念都适用。
重要位的值是多少是
val
的可能值吗？如果它们不执行相同的操作，比较是没有意义的。无论如何，你不会注意到ALU中这样一个琐碎的操作有任何区别。它们做的是语义不同的事情，因此它是学术性的，取决于机器的指令集。它不可能是一个值能够优化，大多数编译器完全能够提供优化，这将淹没这种“微观优化”可能带来的任何好处。专注于高效的软件设计和适当数据结构的选择，让编译器处理这种依赖于机器的东西。
// using bool
bool a,b,c,d;
if (a && !b && c && !d) ...

// hoping the compiler knows what we are doing
enum { A= 0x01, B= 0x02, C= 0x04, D= 0x08};
if ((flags&A) && !(flags&B) && (flags&C) && !(flags&D)) ...

// Optimise it ourselves:
enum { A= 0x01, B= 0x02, C= 0x04, D= 0x08};
if ((flags & (A|B|C|D)) == (A|!B|C|!D)) ...