c++中的布尔乘法？

Question

考虑以下几点：

inline unsigned int f1(const unsigned int i, const bool b) {return b ? i : 0;}
inline unsigned int f2(const unsigned int i, const bool b) {return b*i;}

f2 的语法更紧凑，但标准是否保证f1 和f2 严格等价？

此外，如果我希望编译器在编译时知道b 和i 的情况下优化这个表达式，我应该更喜欢哪个版本？

Answer 1

嗯，是的，两者是等价的。 bool 是一个整数类型，true 保证在整数上下文中转换为1，而false 保证转换为0。

（反之亦然，即非零整数值保证在布尔上下文中转换为true，而零整数值保证在布尔上下文中转换为false。）

由于您使用的是无符号类型，因此您可以轻松地想出其他可能基于 bit-hack 但完全可移植的同一事物的实现，例如

i & -(unsigned) b

虽然体面的编译器应该能够为您的任何版本自行选择最佳实现。

附：尽管令我大吃一惊的是，GCC 4.1.2 几乎从字面上编译了所有三个变体，即它在基于乘法的变体中使用了机器乘法指令。在?: 变体上使用cmovne 指令使其无分支，这很可能使其成为最有效的实现。

Answer 2

是的。可以安全地假设 true 是 1 和 false 是 0 在表达式中使用并保证：

C++11，整体促销，4.5：

bool 类型的右值可以转换为 int 类型的右值，使用 假变零，真变一。

Answer 3

编译器将使用隐式转换从b 生成unsigned int，所以，是的，这应该可以工作。您通过简单的乘法跳过条件检查。哪个更有效/更快？不知道。一个好的编译器很可能会优化我假设的两个版本。

Answer 4

FWIW，如下代码

inline unsigned int f1(const unsigned int i, const bool b) {return b ? i : 0;}
inline unsigned int f2(const unsigned int i, const bool b) {return b*i;}

int main()
{
    volatile unsigned int i = f1(42, true);
    volatile unsigned int j = f2(42, true);
}

用 gcc -O2 编译产生这个程序集：

    .file   "test.cpp"
    .def    ___main;    .scl    2;  .type   32; .endef
    .section    .text.startup,"x"
    .p2align 2,,3
    .globl  _main
    .def    _main;  .scl    2;  .type   32; .endef
_main:
LFB2:
    .cfi_startproc
    pushl   %ebp
    .cfi_def_cfa_offset 8
    .cfi_offset 5, -8
    movl    %esp, %ebp
    .cfi_def_cfa_register 5
    andl    $-16, %esp
    subl    $16, %esp
    call    ___main
    movl    $42, 8(%esp)   // i
    movl    $42, 12(%esp)  // j
    xorl    %eax, %eax
    leave
    .cfi_restore 5
    .cfi_def_cfa 4, 4
    ret
    .cfi_endproc
LFE2:

如您所见，f1 或 f2 所剩无几。

就 C++ 标准而言，允许编译器在优化方面做任何事情，只要它不改变可观察的行为（as if 规则）。