进行整数除法的最快方法是什么？答案

【问题标题】：What is the fastest way to do integer division?进行整数除法的最快方法是什么？
【发布时间】：2012-04-17 01:23:15
【问题描述】：

使用方案我需要使用以下功能。（所有 args 都是自然数 [0, inf) ）

(define safe-div
  (lambda (num denom safe)
    (if (zero? denom)
        safe
        (div num denom))))

但是，这个函数被频繁调用并且性能不够好（速度方面）。是否有更有效的方法来实现所需的行为（num 和 denom 的整数除法，如果 denom 为零则返回安全值）？

注意，我使用的是 Chez Scheme，但是它用于仅导入 rnrs 而不是完整 Chez 的库中。

【问题讨论】：

你确定你的问题在这里？ safe 是做什么的？
safe 是根据第一行问题在 [0, inf) 范围内的自然数，所以它什么也不做
您是否编写了一些测试来检查此例程的速度，以及它与简单的整数除法有何不同？有很多事情可能会有所作为，但您肯定需要在调整之前掌握性能。

标签： performance scheme integer-division chez-scheme

【解决方案1】：

为了获得最佳性能，您需要尽可能靠近硅片。添加这样的安全检查是行不通的，除非它们被方案系统及时编译成超高效的机器代码。

我看到两个选项。一种是在 C（或程序集）中创建本机（即foreign）实现并调用它。这可能与将其打包为 lambda 不兼容，但话又说回来，lambdas 的动态特性导致符号效率，但不一定是运行时效率。（函数指针除外，C 中不存在 lambda 表达式是有原因的，尽管它已经老了很多年。）如果你走这条路，最好退后一步，看看哪个 safe-div 的更大处理是一部分应该是原生的。如果周围的一切仍然很慢，那么加快循环中心的除法就没有什么意义了。

假设被零除预计很少见，另一种方法是只使用div，并希望它的实现速度很快。是的，这可能导致除以零，但在速度方面，有时请求宽恕比请求许可更好。换句话说，跳过除法前的检查，直接去做。如果失败，方案运行时应捕获除以零故障，您可以为其安装exception handler。这会导致异常情况下的代码变慢，而正常情况下的代码变快。希望这种权衡能够带来性能上的胜利。

最后，根据您要除以的内容，乘以倒数可能比执行实际除法更快。这需要快速的倒数计算或修改较早的计算以直接产生倒数。由于您正在处理整数，因此倒数将存储在定点中，本质上是 2^32 * 1/denom。将此乘以 num 并右移 32 位以获得商。这是成功的，因为如今更多的处理器具有单周期乘法指令，但除法在芯片上的循环中执行，这要慢得多。这可能对您的需求有点过分，但在某些时候可能会很有用。

【讨论】：