将变量复制到另一个变量的最快方法是什么？答案

【问题标题】：What is fastest way to copy a variable into another?将变量复制到另一个变量的最快方法是什么？
【发布时间】：2013-11-08 19:56:58
【问题描述】：

假设我有 2 个变量。

x = 1  
y = 2

最终结果应该是：

x = 2  
y = 1

我想到了以下方法：

temp = x // clone x
x = y
y = temp

或（异或交换）

x = x XOR y
y = x XOR y
x = y XOR x

我想得到有关低级内存等的答案...
最快的方法是什么？

注意：
我想得到一个奖励答案，假设没有副作用（代码，cpu），这是最快的，还是有其他更快的？

【问题讨论】：

这取决于很多事情，我怀疑是否有明确的答案。
任何没有测量的答案都是错误的。答案还取决于周围的代码和架构。
最快的交换方式是不交换。相反，将寄存器分配交换给变量。例如，如果x 在r0 中，而y 在r1 中，则“在”您说x 在r1 中和y 在r0 中的交换之后。这并不总是一种选择，但当它出现时，它是无与伦比的，因为它实际上需要零时间，实际上什么都没有发生，这只是解释。
这听起来像是他试图优化的 XY 问题。

标签： performance memory copy cpu-registers

【解决方案1】：

问题是现代 CPU 架构不会让您得到这个答案。它们会隐藏许多效果，并会暴露出许多非常微妙的效果。

如果你有 CPU 寄存器中的值并且你有一个备用寄存器，那么temp 方式要么是最快的方式，要么是功耗最低的方式。

使用 XOR 或 +/-（顺便说一句非常简洁！）方法适用于您无法承受额外位置（额外内存变量或额外寄存器）的情况。这可能看起来很奇怪，但在 C 预处理器宏中，例如不能（轻松）声明新变量。

当变量在内存中时，所有变体很可能在任何高性能 CPU 上表现相同。即使编译器不优化代码，CPU 也会避免几乎所有的内存访问，并使它们与寄存器访问一样快。

总的来说，我倾向于说：不要担心这个速度。在这个级别进行优化并不重要。尽量避免交换，这将是最快的！

【讨论】：

【解决方案2】：

http://en.wikipedia.org/wiki/XOR_swap_algorithm

大多数现代编译器可以优化掉 naive swap，在这种情况下，naive swap 使用相同数量的内存和与 XOR 交换相同数量的寄存器，并且位于至少一样快，而且通常更快。 XOR 交换也少得多对不熟悉的人可读且完全不透明技术。在现代 CPU 架构上，XOR 技术是比使用临时变量进行交换要慢得多。原因之一是现代 CPU 努力以通过指令流水线并行。在 XOR 技术中，输入每个操作都依赖于前一个操作的结果，所以它们必须严格按顺序执行。

另请参阅此问题：

How fast is std::swap for integer types?

请务必注意，异或交换要求您首先检查两个变量是否引用了相同的内存位置。如果他们这样做了，您最终会将其设置为零。

【讨论】：

异或交换的比较操作将在我能想到的所有情况下破坏所有性能优势。这就是这项技术的丧钟。
现代 x86 CPU 执行寄存器重命名，我猜此时将删除所有 mov 指令，而无需进入执行端口。因此，对于 CPU 寄存器中的两个变量，与临时变量的交换应该几乎是免费的。

【解决方案3】：

XOR 交换并不总是最有效的，因为大多数现代 CPU 架构都尝试并行化指令，但在 XOR 交换中，每一行都取决于先前的结果（不可并行化）。对于临时变量交换，大多数编译器会优化临时变量，最终以天真的方式运行或更快，并使用相同数量的内存。

另一种交换方式是：

x = x + y
y = x - y
x = x - y

同样，XOR 交换的效率和速度的论点也适用于此。

编辑：正如斧头所说，如果不小心操作，（+/-）方法也会导致溢出

【讨论】：

第三种选择存在溢出问题的危险。