优化布尔运算和位运算
1. 布尔运算的短路优化
• 逻辑与(&&):如果第一个操作数为 false,则不会计算第二个操作数。
• 逻辑或(||):如果第一个操作数为 true,则不会计算第二个操作数。
优化技巧:
• 对于 &&,建议按 从低到高概率为 true 的顺序排列操作数,以减少不必要的计算。
• 对于 ||,建议按 从高到低概率为 true 的顺序排列操作数,以提高效率。
这种优化方法称为 布尔运算短路(short-circuiting),它不仅能减少操作数的计算次数,还能改善分支预测(branch prediction),从而提升性能。
注意:如果操作数的顺序对程序逻辑有影响(例如必须严格按顺序计算),则不能使用短路优化。
2. 布尔变量的存储与运算优化
布尔变量在内存中通常以 8 位(1 字节) 存储,而非直觉上的 1 位。这意味着涉及布尔值的运算必须处理非零值(如 0x01、0xFF 等),通常需要比较是否为 0,从而引入分支判断。
示例:
表达式 c = a && b; 的底层实现如下:
if (a != 0) {
if (b != 0) {
c = true;
} else {
c = false;
}
} else {
c = false;
}优化方法:
如果 a 和 b 的值 严格限定为 0 或 1,则可直接使用位运算 c = a & b;,避免分支判断,大幅提升速度。
3. 位运算优化布尔表达式
通过将整数的每一位视为一个布尔变量,并利用 位掩码(bitmask) 重构表达式,可以显著提升性能。
示例:
原代码(检查市场状态是否为 PreOpen、Opening 或 Trading):
if (market_state == PreOpen ||
market_state == Opening ||
market_state == Trading) {
// 执行操作...
}优化后代码(假设枚举值按位设置):
if (market_state & (PreOpen | Opening | Trading)) {
// 执行操作...
}枚举值设计建议:
• PreOpen = 0x001(二进制 00000001)
• Opening = 0x010(二进制 00000010)
• Trading = 0x100(二进制 00000100)
这样,market_state & (PreOpen | Opening | Trading) 可快速判断是否匹配任一状态,无需多次比较。
总结
• 布尔运算:利用短路特性优化计算顺序,严格限定值范围时改用位运算。
• 位运算:将布尔变量压缩为位掩码,减少分支判断,提升性能。
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