C++ 将两个单元视为一个单元是否效率较低

假设我创建了一个类，该类的模板参数等于我要串成一个大整数的数字

uint8\u t

s

这样我可以创建一个巨大的int，如下所示：

SizedInt<1000> unspeakablyLargeNumber;  //A 1000 byte number

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num1

和

num2

的速度是否相同，或者

num2

是否更快？

由于循环开销减少，大型类型的性能可能会更好。然而，这里的折衷是速度更好，而选择尺寸的灵活性更低

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例如，如果您的大多数数字长度为5字节，则切换到

unit_16

将需要额外的字节开销。这意味着20%的内存开销。另一方面，如果我们谈论的是非常大的数字，比如说50字节或更多，那么内存开销就会小得多——大约为2%，因此提高速度的成本就会小得多。

使用

uint8\u t[2]

而不是

uint16\u t

无疑会更慢

以加法为例。为了将

uint8\u t[2]

的速度提高到

uint16\u t

的速度，编译器必须弄清楚如何使用进位逻辑翻译加法，并将这些多条指令融合到一个更广泛的加法中。我确信有些编译器有时能够进行这样的优化，但是有很多情况可能使优化不太可能或不可能

在某些体系结构上，这甚至适用于加载/存储，因为

uint8\u t[2]

通常与

uint16\u t

具有不同的对齐要求

典型的bignum库，比如，处理对体系结构方便的最大单词。在x64上，这意味着使用

uint64\u t

数组，而不是像

uint8\u t

这样较小的数组。在现代微处理器上，添加两个64位数字的速度相当快，事实上，它通常与添加两个8位数字的速度相同，更不用说通过小数字数组传播进位所引入的数据依赖性了。这些数据依赖性意味着您通常在每个时钟周期只添加一个数组元素，因此您希望这些元素尽可能大。（在硬件层面上，有一些特殊的技巧允许进位在整个64位操作中快速移动，但这些技巧在软件中不可用。）

如果您愿意，您可以始终使用模板专门化来选择适当大小的基本体，以生成所需的最节省空间的bignum。否则，使用

uint64\t

的数组更为典型

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如果你有选择的话，通常最好只使用GMP。GMP的某些部分是在汇编中编写的，以使bignum操作比其他方式快得多。

我希望

num2

更快，因为它的操作可以在一条指令中完成，而

num1

将需要对其

uint8\t

成员进行至少两次操作。如果使用至少16位的处理器，则

num2

将更快，因为对于许多操作，将使用单CPU指令，而不是（据说更复杂的）

SizedInt

方法。但即使使用8位处理器，我怀疑这些方法的性能也会优于编译器生成的代码。

SizedInt<2> num1;
uint16_t num2;