为什么math.Pow性能比位移位差?

在 Exercism 网站上解决这个练习时,我使用了标准的 math.Pow 包函数来获得 2 的提升幂。

return uint64(math.Pow(2, float64(n-1)))

在查看了社区解决方案后,我找到了一个使用位移实现相同功能的解决方案:

return uint64(1 << uint(n-1)), nil

让我感到惊讶的是,两者之间存在很大的性能差异:
位移
math-pow

我认为 Go 编译器会识别出 math.Pow 使用常数 2 作为基础,并且只使用位移位,而我没有明确这样做。我能看到的唯一其他区别是 float64 和 math.Pow 对浮点数而不是整数的转换。

为什么编译器不优化功率运算来实现类似于位移的性能?

回答

首先,请注意这uint64(1) << (n-1)uint64(1 << uint(n-1))您问题中出现的表达式的更好版本。表达式1<<n是 an int,因此有效的移位值介于 0 和 30 或 62 之间,具体取决于 int 的大小。uint64(1) << n允许n在 0 到 63 之间。

一般来说,您建议的优化是不正确的。编译器必须能够推断出n在特定范围内。

看这个例子(在操场上)

package main

import (
    "fmt"
    "math"
)

func main() {
    n := 65
    fmt.Println(uint64(math.Pow(2, float64(n-1))))
    fmt.Println(uint64(1) << uint(n-1))
}

输出表明这两种方法是不同的:

9223372036854775808
0


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