Проблема производительности C ++: преобразование целых чисел в std :: string - PullRequest
118 голосов
/ 04 декабря 2010

Может ли кто-нибудь побить производительность моего целого числа до кода std :: string, связанного ниже?

Уже есть несколько вопросов, объясняющих, как преобразовать целое число в std::stringв C ++, например , это , но ни одно из предоставленных решений не является эффективным.

Вот код, готовый к компиляции, для некоторых распространенных методов, с которыми можно конкурировать:

  • "C ++ way", использующий stringstream: http://ideone.com/jh3Sa
  • sprintf, который обычно рекомендуют SO для тех, кто заботится о производительности: http://ideone.com/82kwR

В отличие от распространенное мнение , boost::lexical_cast имеет собственную реализацию ( white paper ) и не использует stringstream и числовые операторы вставки.Я действительно хотел бы сравнить его производительность, потому что этот другой вопрос предполагает, что он жалок .

И мой собственный вклад, который является конкурентоспособным на настольных компьютерах, и демонстрирует подход, который работаетна полной скорости и во встроенных системах, в отличие от алгоритмов, зависящих от целых чисел по модулю:

Если вы хотите использовать этот код, я 'Я сделаю его доступным по упрощенной лицензии BSD (разрешено коммерческое использование, требуется указание авторства).Просто спросите.

Наконец, функция ltoa является нестандартной, но широко доступной.

  • ltoa-версия для тех, у кого есть компилятор, который ее предоставляет (ideone не делает): http://ideone.com/T5Wim

В скором времени я опубликую свои измерения производительности в качестве ответа.

Правила для алгоритмов

  • Укажите код для преобразованияне менее 32-разрядных целых чисел со знаком и без знака в десятичное число.
  • Выводит в виде std::string.
  • Нет трюков, несовместимых с потоками и сигналами (например, статические буферы).
  • Вы можете принять набор символов ASCII.
  • Обязательно протестируйте свой код на INT_MIN на машине с двумя дополнительными символами, где абсолютное значение не представимо.
  • В идеале,вывод должен быть посимвольным, идентичным канонической версии C ++ с использованием stringstream, http://ideone.com/jh3Sa,, но все, что понятно для правильного числа, тоже в порядке.
  • NEW : хотя вы можете использовать WНезависимо от того, какие параметры компилятора и оптимизатора (кроме полностью отключенных) вы хотите использовать для сравнения, код также должен компилироваться и давать правильные результаты как минимум в соответствии с VC ++ 2010 и g ++.

Надеемся на обсуждение

Помимо более совершенных алгоритмов, я также хотел бы получить некоторые тесты для нескольких различных платформ и компиляторов (давайте используем пропускную способность МБ / с в качестве нашей стандартной единицы измерения).Я полагаю, что код для моего алгоритма (я знаю, что для теста sprintf используются некоторые ярлыки - теперь он исправлен) - это четко определенное поведение по стандарту, по крайней мере в предположении ASCII, но если вы видите какое-либо неопределенное поведение или входные данные длякоторый вывод является недействительным, пожалуйста, укажите это.

Выводы:

Различные алгоритмы работают для g ++ и VC2010, вероятно, из-за различных реализаций std::string на каждом.VC2010 явно лучше справляется с NRVO, избавляясь от возврата по значению, помогая только в gcc.

Обнаружен код, превосходящий sprintf на порядок.ostringstream отстает в 50 и более раз.

Победителем соревнования является user434507, который создает код, который выполняет 350% моей скорости на gcc.Дальнейшие записи закрыты из-за прихотей сообщества SO.

Текущие (окончательные?) Рекордсмены по скорости:

Ответы [ 12 ]

33 голосов
/ 04 декабря 2010
#include <string>

const char digit_pairs[201] = {
  "00010203040506070809"
  "10111213141516171819"
  "20212223242526272829"
  "30313233343536373839"
  "40414243444546474849"
  "50515253545556575859"
  "60616263646566676869"
  "70717273747576777879"
  "80818283848586878889"
  "90919293949596979899"
};


std::string& itostr(int n, std::string& s)
{
    if(n==0)
    {
        s="0";
        return s;
    }

    int sign = -(n<0);
    unsigned int val = (n^sign)-sign;

    int size;
    if(val>=10000)
    {
        if(val>=10000000)
        {
            if(val>=1000000000)
                size=10;
            else if(val>=100000000)
                size=9;
            else 
                size=8;
        }
        else
        {
            if(val>=1000000)
                size=7;
            else if(val>=100000)
                size=6;
            else
                size=5;
        }
    }
    else 
    {
        if(val>=100)
        {
            if(val>=1000)
                size=4;
            else
                size=3;
        }
        else
        {
            if(val>=10)
                size=2;
            else
                size=1;
        }
    }
    size -= sign;
    s.resize(size);
    char* c = &s[0];
    if(sign)
        *c='-';

    c += size-1;
    while(val>=100)
    {
       int pos = val % 100;
       val /= 100;
       *(short*)(c-1)=*(short*)(digit_pairs+2*pos); 
       c-=2;
    }
    while(val>0)
    {
        *c--='0' + (val % 10);
        val /= 10;
    }
    return s;
}

std::string& itostr(unsigned val, std::string& s)
{
    if(val==0)
    {
        s="0";
        return s;
    }

    int size;
    if(val>=10000)
    {
        if(val>=10000000)
        {
            if(val>=1000000000)
                size=10;
            else if(val>=100000000)
                size=9;
            else 
                size=8;
        }
        else
        {
            if(val>=1000000)
                size=7;
            else if(val>=100000)
                size=6;
            else
                size=5;
        }
    }
    else 
    {
        if(val>=100)
        {
            if(val>=1000)
                size=4;
            else
                size=3;
        }
        else
        {
            if(val>=10)
                size=2;
            else
                size=1;
        }
    }

    s.resize(size);
    char* c = &s[size-1];
    while(val>=100)
    {
       int pos = val % 100;
       val /= 100;
       *(short*)(c-1)=*(short*)(digit_pairs+2*pos); 
       c-=2;
    }
    while(val>0)
    {
        *c--='0' + (val % 10);
        val /= 10;
    }
    return s;
}

Это взорвется в системах, которые запрещают доступ к невыровненной памяти (в этом случае первое невыровненное назначение через *(short*) вызовет ошибку segfault), но в противном случае должно работать очень хорошо.

Одной из важных вещей является минимизация использования std::string. (Иронично, я знаю.) Например, в Visual Studio большинство вызовов методов std :: string не являются встроенными, даже если вы указываете / Ob2 в опциях компилятора. Так что даже такой простой процесс, как вызов std::string::clear(), который можно ожидать очень быстрым, может потребовать 100 тактов при связывании CRT как статической библиотеки и 300 тактов при связывании в виде DLL.

По той же причине возврат по ссылке лучше, потому что он избегает присваивания, конструктора и деструктора.

21 голосов
/ 06 декабря 2010

Кстати, потрясающий вызов ... Мне было очень весело с этим.

У меня есть два алгоритма для отправки (код внизу, если вы хотите пропустить его). В моих сравнениях я требую, чтобы функция возвращала строку и могла обрабатывать int и unsigned int. Сравнивать вещи, которые не создают строку, с тем, что не имеет смысла.

Первая - забавная реализация, которая не использует предварительно вычисленные таблицы поиска или явное деление / по модулю. Этот конкурирует с другими с gcc и со всеми, кроме Тимо на msvc (по веской причине, которую я объясню ниже). Второй алгоритм - мое фактическое представление для максимальной производительности. В моих тестах он превосходит все остальные на gcc и msvc.

Мне кажется, я знаю, почему некоторые результаты MSVC очень хорошие. std :: string имеет два соответствующих конструктора std::string(char* str, size_t n)
и
std::string(ForwardIterator b, ForwardIterator e)
GCC делает то же самое для них обоих ... то есть использует второе для реализации первого. Первый конструктор может быть реализован значительно эффективнее, чем это делает MSVC. Дополнительным преимуществом этого является то, что в некоторых случаях (например, мой быстрый код и код Тимо) строковый конструктор может быть встроенным. На самом деле, простое переключение между этими конструкторами в MSVC почти в 2 раза больше для моего кода.

Мои результаты тестирования производительности:

Источники кода:

- Voigt
- Тимо
- ergosys
- user434507
- user-voigt-timo
- хопман-веселье
- хопман-фаст

gcc 4.4.5 -O2 на 64-битной Ubuntu 10.10, Core i5

hopman_fun: 124.688  MB/sec --- 8.020 s
hopman_fast: 137.552  MB/sec --- 7.270 s
voigt: 120.192  MB/sec --- 8.320 s
user_voigt_timo: 97.9432  MB/sec --- 10.210 s
timo: 120.482  MB/sec --- 8.300 s
user: 97.7517  MB/sec --- 10.230 s
ergosys: 101.42  MB/sec --- 9.860 s

MSVC 2010 64-bit / Ox в Windows 7 64-bit, Core i5

hopman_fun: 127  MB/sec --- 7.874 s
hopman_fast: 259  MB/sec --- 3.861 s
voigt: 221.435  MB/sec --- 4.516 s
user_voigt_timo: 195.695  MB/sec --- 5.110 s
timo: 253.165  MB/sec --- 3.950 s
user: 212.63  MB/sec --- 4.703 s
ergosys: 78.0518  MB/sec --- 12.812 s

Вот некоторые результаты и рамки тестирования / синхронизации на ideone
http://ideone.com/XZRqp
Обратите внимание, что ideone - это 32-битная среда. Оба моих алгоритма страдают от этого, но hopman_fast по крайней мере все еще конкурентоспособен.

Обратите внимание, что для тех двух или около того, которые не создают строку, я добавил следующий шаблон функции:

template <typename T>
std::string itostr(T t) {
    std::string ret;
    itostr(t, ret);
    return ret;
}

Теперь для моего кода ... сначала самое интересное:

    // hopman_fun

template <typename T> 
T reduce2(T v) {
    T k = ((v * 410) >> 12) & 0x000F000F000F000Full;
    return (((v - k * 10) << 8) + k);
}

template <typename T>
T reduce4(T v) {
    T k = ((v * 10486) >> 20) & 0xFF000000FFull;
    return reduce2(((v - k * 100) << 16) + (k));
}

typedef unsigned long long ull;
inline ull reduce8(ull v) {
    ull k = ((v * 3518437209u) >> 45);
    return reduce4(((v - k * 10000) << 32) + (k));
}

template <typename T>
std::string itostr(T o) {
    union {
        char str[16];
        unsigned short u2[8];
        unsigned u4[4];
        unsigned long long u8[2];
    };

    unsigned v = o < 0 ? ~o + 1 : o;

    u8[0] = (ull(v) * 3518437209u) >> 45;
    u8[0] = (u8[0] * 28147497672ull);
    u8[1] = v - u2[3] * 100000000;

    u8[1] = reduce8(u8[1]);
    char* f;
    if (u2[3]) {
        u2[3] = reduce2(u2[3]);
        f = str + 6;
    } else {
        unsigned short* k = u4[2] ? u2 + 4 : u2 + 6;
        f = *k ? (char*)k : (char*)(k + 1);
    }
    if (!*f) f++;

    u4[1] |= 0x30303030;
    u4[2] |= 0x30303030;
    u4[3] |= 0x30303030;
    if (o < 0) *--f = '-';
    return std::string(f, (str + 16) - f);
}

А потом быстрый:

    // hopman_fast

struct itostr_helper {
    static unsigned out[10000];

    itostr_helper() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            unsigned v = i;
            char * o = (char*)(out + i);
            o[3] = v % 10 + '0';
            o[2] = (v % 100) / 10 + '0';
            o[1] = (v % 1000) / 100 + '0';
            o[0] = (v % 10000) / 1000;
            if (o[0]) o[0] |= 0x30;
            else if (o[1] != '0') o[0] |= 0x20;
            else if (o[2] != '0') o[0] |= 0x10;
            else o[0] |= 0x00;
        }
    }
};
unsigned itostr_helper::out[10000];

itostr_helper hlp_init;

template <typename T>
std::string itostr(T o) {
    typedef itostr_helper hlp;

    unsigned blocks[3], *b = blocks + 2;
    blocks[0] = o < 0 ? ~o + 1 : o;
    blocks[2] = blocks[0] % 10000; blocks[0] /= 10000;
    blocks[2] = hlp::out[blocks[2]];

    if (blocks[0]) {
        blocks[1] = blocks[0] % 10000; blocks[0] /= 10000;
        blocks[1] = hlp::out[blocks[1]];
        blocks[2] |= 0x30303030;
        b--;
    }

    if (blocks[0]) {
        blocks[0] = hlp::out[blocks[0] % 10000];
        blocks[1] |= 0x30303030;
        b--;
    }

    char* f = ((char*)b);
    f += 3 - (*f >> 4);

    char* str = (char*)blocks;
    if (o < 0) *--f = '-';
    return std::string(f, (str + 12) - f);
}
12 голосов
/ 04 декабря 2010

Контрольные данные для кода, приведенного в вопросе:

На Ideone (GCC 4.3.4):

Core i7, 64-битная Windows 7, 8 ГБ ОЗУ, 32-битная Visual C ++ 2010:

cl /Ox /EHsc

  • струнных потоков: 3,39 МБ / с, 3,67 МБ / с
  • скорость: 16,8 МБ / с, 16,2 МБ / с
  • мой: 194 МБ / с, 207 МБ / с (с включенным PGO: 250 МБ / с)

Core i7, 64-битная Windows 7, 8 ГБ ОЗУ, 64-битная Visual C ++ 2010:

cl /Ox /EHsc

  • струнных потоков: 4,42 МБ / с, 4,92 МБ / с
  • скорость: 21,0 МБ / с, 20,8 МБ / с
  • шахта: 238 МБ / с, 228 МБ / с

Core i7, Windows 7 64-разрядная, 8 ГБ ОЗУ, cygwin gcc 4.3.4:

g++ -O3

  • струнных потоков: 2,19 МБ / с, 2,17 МБ / с
  • скорость: 13,1 МБ / с, 13,4 МБ / с
  • шахта: 30,0 МБ / с, 30,2 МБ / с

edit : Я собирался добавить свой собственный ответ, но вопрос был закрыт, поэтому я добавляю его сюда. :) Я написал свой собственный алгоритм и сумел добиться приличного улучшения по сравнению с кодом Бена, хотя я тестировал его только в MSVC 2010. Я также сделал тест всех представленных реализаций, используя ту же настройку тестирования, которая была в оригинальном Бене. код. - Тимо

Intel Q9450, Win XP 32bit, MSVC 2010

cl /O2 /EHsc

  • поток строк: 2,87 МБ / с
  • sprintf: 16,1 МБ / с
  • Бен: 202 МБ / с
  • Бен (беззнаковый буфер): 82,0 МБ / с
  • ergosys (обновленная версия): 64,2 МБ / с
  • user434507: 172 МБ / с
  • Тимо: 241 МБ / с

-

const char digit_pairs[201] = {
  "00010203040506070809"
  "10111213141516171819"
  "20212223242526272829"
  "30313233343536373839"
  "40414243444546474849"
  "50515253545556575859"
  "60616263646566676869"
  "70717273747576777879"
  "80818283848586878889"
  "90919293949596979899"
};

static const int BUFFER_SIZE = 11;

std::string itostr(int val)
{
  char buf[BUFFER_SIZE];
  char *it = &buf[BUFFER_SIZE-2];

  if(val>=0) {
    int div = val/100;
    while(div) {
      memcpy(it,&digit_pairs[2*(val-div*100)],2);
      val = div;
      it-=2;
      div = val/100;
    }
    memcpy(it,&digit_pairs[2*val],2);
    if(val<10)
      it++;
  } else {
    int div = val/100;
    while(div) {
      memcpy(it,&digit_pairs[-2*(val-div*100)],2);
      val = div;
      it-=2;
      div = val/100;
    }
    memcpy(it,&digit_pairs[-2*val],2);
    if(val<=-10)
      it--;
    *it = '-';
  }

  return std::string(it,&buf[BUFFER_SIZE]-it);
}

std::string itostr(unsigned int val)
{
  char buf[BUFFER_SIZE];
  char *it = (char*)&buf[BUFFER_SIZE-2];

  int div = val/100;
  while(div) {
    memcpy(it,&digit_pairs[2*(val-div*100)],2);
    val = div;
    it-=2;
    div = val/100;
  }
  memcpy(it,&digit_pairs[2*val],2);
  if(val<10)
    it++;

  return std::string((char*)it,(char*)&buf[BUFFER_SIZE]-(char*)it);
}
9 голосов
/ 06 декабря 2010

В то время как информация, которую мы получаем здесь для алгоритмов, довольно приятна, я думаю, что вопрос «неработоспособен», и я объясню, почему я так думаю:

Вопрос требует оценки производительности int -> std::string, и это может представлять интерес при сравнении общедоступного метода, такого как различные реализации stringstream или boost :: lexical_cast , Однако не имеет смысла запрашивать новый код , специализированный алгоритм, чтобы сделать это. Причина в том, что int2string всегда будет включать выделение кучи из std :: string, и если мы пытаемся выжать последний из нашего алгоритма преобразования, я не думаю, что имеет смысл смешивать эти измерения с распределением кучи, выполненным std: : строка. Если мне нужно преобразование с производительностью, я всегда буду использовать буфер фиксированного размера и, конечно же, никогда ничего не выделю в куче!

Подводя итог, я думаю, что время должно быть разделено:

  • Первое, самое быстрое (int -> fixed buffer) преобразование.
  • Во-вторых, время копирования (фиксированный буфер -> std :: string).
  • В-третьих, проверка того, как размещение std :: string можно напрямую использовать в качестве буфера для сохранения копирования.

Эти аспекты не следует смешивать за один раз, ИМХО.

6 голосов
/ 13 ноября 2013

обновил мой ответ ... modp_ufast ...

Integer To String Test (Type 1)
[modp_ufast]Numbers: 240000000  Total:   657777786      Time:  1.1633sec        Rate:206308473.0686nums/sec
[sprintf] Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time: 24.3629sec        Rate:  9851045.8556nums/sec
[karma]   Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  5.2389sec        Rate: 45810870.7171nums/sec
[strtk]   Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  3.3126sec        Rate: 72450283.7492nums/sec
[so   ]   Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  3.0828sec        Rate: 77852152.8820nums/sec
[timo ]   Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  4.7349sec        Rate: 50687912.9889nums/sec
[voigt]   Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  5.1689sec        Rate: 46431985.1142nums/sec
[hopman]  Numbers: 240000000    Total:   657777786      Time:  4.6169sec        Rate: 51982554.6497nums/sec
Press any key to continue . . .

Integer To String Test(Type 2)
[modp_ufast]Numbers: 240000000  Total:   660000000      Time:  0.5072sec        Rate:473162716.4618nums/sec
[sprintf] Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time: 22.3483sec        Rate: 10739062.9383nums/sec
[karma]   Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  4.2471sec        Rate: 56509024.3035nums/sec
[strtk]   Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  2.1683sec        Rate:110683636.7123nums/sec
[so   ]   Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  2.7133sec        Rate: 88454602.1423nums/sec
[timo ]   Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  2.8030sec        Rate: 85623453.3872nums/sec
[voigt]   Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  3.4019sec        Rate: 70549286.7776nums/sec
[hopman]  Numbers: 240000000    Total:   660000000      Time:  2.7849sec        Rate: 86178023.8743nums/sec
Press any key to continue . . .

Integer To String Test (type 3)
[modp_ufast]Numbers: 240000000  Total:   505625000      Time:  1.6482sec        Rate:145610315.7819nums/sec
[sprintf] Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time: 20.7064sec        Rate: 11590618.6109nums/sec
[karma]   Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  4.3036sec        Rate: 55767734.3570nums/sec
[strtk]   Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  2.9297sec        Rate: 81919227.9275nums/sec
[so   ]   Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  3.0278sec        Rate: 79266003.8158nums/sec
[timo ]   Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  4.0631sec        Rate: 59068204.3266nums/sec
[voigt]   Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  4.5616sec        Rate: 52613393.0285nums/sec
[hopman]  Numbers: 240000000    Total:   505625000      Time:  4.1248sec        Rate: 58184194.4569nums/sec
Press any key to continue . . .

int ufast_utoa10(unsigned int value, char* str)
{
#define JOIN(N) N "0", N "1", N "2", N "3", N "4", N "5", N "6", N "7", N "8", N "9"
#define JOIN2(N) JOIN(N "0"), JOIN(N "1"), JOIN(N "2"), JOIN(N "3"), JOIN(N "4"), \
                 JOIN(N "5"), JOIN(N "6"), JOIN(N "7"), JOIN(N "8"), JOIN(N "9")
#define JOIN3(N) JOIN2(N "0"), JOIN2(N "1"), JOIN2(N "2"), JOIN2(N "3"), JOIN2(N "4"), \
                 JOIN2(N "5"), JOIN2(N "6"), JOIN2(N "7"), JOIN2(N "8"), JOIN2(N "9")
#define JOIN4    JOIN3("0"), JOIN3("1"), JOIN3("2"), JOIN3("3"), JOIN3("4"), \
                 JOIN3("5"), JOIN3("6"), JOIN3("7"), JOIN3("8"), JOIN3("9")
#define JOIN5(N) JOIN(N), JOIN(N "1"), JOIN(N "2"), JOIN(N "3"), JOIN(N "4"), \
                 JOIN(N "5"), JOIN(N "6"), JOIN(N "7"), JOIN(N "8"), JOIN(N "9")
#define JOIN6    JOIN5(), JOIN5("1"), JOIN5("2"), JOIN5("3"), JOIN5("4"), \
                 JOIN5("5"), JOIN5("6"), JOIN5("7"), JOIN5("8"), JOIN5("9")
#define F(N)     ((N) >= 100 ? 3 : (N) >= 10 ? 2 : 1)
#define F10(N)   F(N),F(N+1),F(N+2),F(N+3),F(N+4),F(N+5),F(N+6),F(N+7),F(N+8),F(N+9)
#define F100(N)  F10(N),F10(N+10),F10(N+20),F10(N+30),F10(N+40),\
                 F10(N+50),F10(N+60),F10(N+70),F10(N+80),F10(N+90)
  static const short offsets[] = { F100(0), F100(100), F100(200), F100(300), F100(400),
                                  F100(500), F100(600), F100(700), F100(800), F100(900)};
  static const char table1[][4] = { JOIN("") }; 
  static const char table2[][4] = { JOIN2("") }; 
  static const char table3[][4] = { JOIN3("") };
  static const char table4[][5] = { JOIN4 }; 
  static const char table5[][4] = { JOIN6 };
#undef JOIN
#undef JOIN2
#undef JOIN3
#undef JOIN4
  char *wstr;
  int remains[2];
  unsigned int v2;
  if (value >= 100000000) {
    v2 = value / 10000;
    remains[0] = value - v2 * 10000;
    value = v2;
    v2 = value / 10000;
    remains[1] = value - v2 * 10000;
    value = v2;
    wstr = str;
    if (value >= 1000) {
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[value];
      wstr += 4;
    } else {
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table5[value];
      wstr += offsets[value];
    }
    *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[remains[1]];
    wstr += 4;
    *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[remains[0]];
    wstr += 4;
    *wstr = 0;
    return (wstr - str);
  }
  else if (value >= 10000) {
    v2 = value / 10000;
    remains[0] = value - v2 * 10000;
    value = v2;
    wstr = str;
    if (value >= 1000) {
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[value];
      wstr += 4;
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[remains[0]];
      wstr += 4;
      *wstr = 0;
      return 8;
    } else {
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table5[value];
      wstr += offsets[value];
      *(__int32 *) wstr = *(__int32 *) table4[remains[0]];
      wstr += 4;
      *wstr = 0;
      return (wstr - str);
    }
  }
  else {
    if (value >= 1000) {
      *(__int32 *) str = *(__int32 *) table4[value];
      str += 4;
      *str = 0;
      return 4;
    } else if (value >= 100) {
      *(__int32 *) str = *(__int32 *) table3[value];
      return 3;
    } else if (value >= 10) {
      *(__int16 *) str = *(__int16 *) table2[value];
      str += 2;
      *str = 0;
      return 2;
    } else {
      *(__int16 *) str = *(__int16 *) table1[value];
      return 1;
    }
  }
}

int ufast_itoa10(int value, char* str) {
  if (value < 0) { *(str++) = '-'; 
    return ufast_utoa10(-value, str) + 1; 
  }
  else return ufast_utoa10(value, str);
}


    void ufast_test() {

   print_mode("[modp_ufast]");

   std::string s;
   s.reserve(32);
   std::size_t total_length = 0;
   strtk::util::timer t;
   t.start();

   char buf[128];
   int len;
   for (int i = (-max_i2s / 2); i < (max_i2s / 2); ++i)
   {
      #ifdef enable_test_type01
      s.resize(ufast_itoa10(((i & 1) ? i : -i), const_cast<char*>(s.c_str())));
      total_length += s.size();
      #endif

      #ifdef enable_test_type02
      s.resize(ufast_itoa10(max_i2s + i, const_cast<char*>(s.c_str())));
      total_length += s.size();
      #endif

      #ifdef enable_test_type03
      s.resize(ufast_itoa10(randval[(max_i2s + i) & 1023], const_cast<char*>(s.c_str())));
      total_length += s.size();
      #endif
   }
   t.stop();
   printf("Numbers:%10lu\tTotal:%12lu\tTime:%8.4fsec\tRate:%14.4fnums/sec\n",
          static_cast<unsigned long>(3 * max_i2s),
          static_cast<unsigned long>(total_length),
          t.time(),
          (3.0 * max_i2s) / t.time());
}
6 голосов
/ 04 декабря 2010

Я не могу тестировать под VS, но это, кажется, быстрее, чем ваш код для g ++, около 10%.Вероятно, он может быть настроен, выбранные значения решения являются догадками.только инт, извините.

typedef unsigned buf_t; 

static buf_t * reduce(unsigned val, buf_t * stp) {
   unsigned above = val / 10000; 
   if (above != 0) {
      stp = reduce(above, stp); 
      val -= above * 10000; 
   }

   buf_t digit  = val / 1000; 
   *stp++ = digit + '0'; 
   val -= digit * 1000; 

   digit  = val / 100; 
   *stp++ = digit + '0'; 
   val -= digit * 100; 

   digit  = val / 10; 
   *stp++ = digit + '0'; 
   val -= digit * 10; 
   *stp++ = val + '0'; 
   return stp; 
}

std::string itostr(int input) {

   buf_t buf[16]; 


   if(input == INT_MIN) {  
      char buf2[16]; 
      std::sprintf(buf2, "%d", input); 
      return std::string(buf2); 
   }

   // handle negative
   unsigned val = input;
   if(input < 0) 
      val = -input;

   buf[0] = '0'; 
   buf_t* endp = reduce(val, buf+1); 
   *endp = 127; 

   buf_t * stp = buf+1; 
   while (*stp == '0') 
      stp++;
   if (stp == endp)
      stp--; 

   if (input < 0) { 
      stp--; 
      *stp = '-'; 
   }
   return std::string(stp, endp); 
}
2 голосов
/ 19 февраля 2017

Я некоторое время сидел без дела и, наконец, нашел время опубликовать это.

Еще несколько методов по сравнению с двойным словом за раз hopman_fast .Результаты приведены для оптимизированной для GCC короткой строки std :: string, так как в противном случае различия в производительности скрываются из-за накладных расходов кода управления строкой при копировании.Пропускная способность измеряется так же, как и в других разделах этого раздела, число циклов указано для необработанных частей кода сериализации перед копированием выходного буфера в строку.

HOPMAN_FAST - performance reference  
TM_CPP, TM_VEC - scalar and vector versions of Terje Mathisen algorithm  
WM_VEC - intrinsics implementation of Wojciech Mula's vector algorithm  
AK_BW - word-at-a-time routine with a jump table that fills a buffer in reverse  
AK_FW - forward-stepping word-at-a-time routine with a jump table in assembly  
AK_UNROLLED - generic word-at-a-time routine that uses an unrolled loop  

Throughput

Raw cost

Переключатели времени компиляции:

-DVSTRING - включает строки SSO для более старых установок GCC
-DBSR1 - включает быстрый log10
-DRDTSC - включает счетчики цикла

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <climits>
#include <sstream>
#include <algorithm>
#include <cstring>
#include <limits>
#include <ctime>
#include <stdint.h>
#include <x86intrin.h>

/* Uncomment to run */
// #define HOPMAN_FAST
// #define TM_CPP
// #define TM_VEC
// #define WM_VEC
// #define AK_UNROLLED
// #define AK_BW
// #define AK_FW

using namespace std;
#ifdef VSTRING
#include <ext/vstring.h>
typedef __gnu_cxx::__vstring string_type;
#else
typedef string string_type;
#endif

namespace detail {

#ifdef __GNUC__
#define ALIGN(N) __attribute__ ((aligned(N)))
#define PACK __attribute__ ((packed))
  inline size_t num_digits(unsigned u) {
    struct {
      uint32_t count;
      uint32_t max;
    } static digits[32] ALIGN(64) = {
    { 1, 9 }, { 1, 9 }, { 1, 9 }, { 1, 9 },
    { 2, 99 }, { 2, 99 }, { 2, 99 },
    { 3, 999 }, { 3, 999 }, { 3, 999 },
    { 4, 9999 }, { 4, 9999 }, { 4, 9999 }, { 4, 9999 },
    { 5, 99999 }, { 5, 99999 }, { 5, 99999 },
    { 6, 999999 }, { 6, 999999 }, { 6, 999999 },
    { 7, 9999999 }, { 7, 9999999 }, { 7, 9999999 }, { 7, 9999999 },
    { 8, 99999999 }, { 8, 99999999 }, { 8, 99999999 },
    { 9, 999999999 }, { 9, 999999999 }, { 9, 999999999 },
    { 10, UINT_MAX }, { 10, UINT_MAX }
    };
#if (defined(i386) || defined(__x86_64__)) && (defined(BSR1) || defined(BSR2))
    size_t l = u;
#if defined(BSR1)
    __asm__ __volatile__ (
      "bsrl %k0, %k0    \n\t"
      "shlq $32, %q1    \n\t" 
      "movq %c2(,%0,8), %0\n\t" 
      "cmpq %0, %q1     \n\t"
      "seta %b1         \n\t"
      "addl %1, %k0     \n\t"
      : "+r" (l), "+r"(u)
      : "i"(digits)
      : "cc"
    );
    return l;
#else
    __asm__ __volatile__ ( "bsr %0, %0;"  : "+r" (l) );
    return digits[l].count + ( u > digits[l].max );
#endif
#else
    size_t l = (u != 0) ? 31 - __builtin_clz(u) : 0;
    return digits[l].count + ( u > digits[l].max );
#endif 
  }
#else 
  inline unsigned msb_u32(unsigned x) {
    static const unsigned bval[] = { 0,1,2,2,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,4,4 };
    unsigned base = 0;
    if (x & (unsigned) 0xFFFF0000) { base += 32/2; x >>= 32/2; }
    if (x & (unsigned) 0x0000FF00) { base += 32/4; x >>= 32/4; }
    if (x & (unsigned) 0x000000F0) { base += 32/8; x >>= 32/8; }
    return base + bval[x];
  }

  inline size_t num_digits(unsigned x) {
    static const unsigned powertable[] = {
  0,10,100,1000,10000,100000,1000000,10000000,100000000, 1000000000 };
    size_t lg_ten = msb_u32(x) * 1233 >> 12;
    size_t adjust = (x >= powertable[lg_ten]);
    return lg_ten + adjust;
  }
#endif /* __GNUC__ */

  struct CharBuffer {
    class reverse_iterator : public iterator<random_access_iterator_tag, char> {
        char* m_p;
      public:
        reverse_iterator(char* p) : m_p(p - 1) {}
        reverse_iterator operator++() { return --m_p; }
        reverse_iterator operator++(int) { return m_p--; }
        char operator*() const { return *m_p; }
        bool operator==( reverse_iterator it) const { return m_p == it.m_p; }
        bool operator!=( reverse_iterator it) const { return m_p != it.m_p; }
        difference_type operator-( reverse_iterator it) const { return it.m_p - m_p; }
    };
  };

  union PairTable {
    char c[2];
    unsigned short u;
  } PACK table[100] ALIGN(1024) = {
    {{'0','0'}},{{'0','1'}},{{'0','2'}},{{'0','3'}},{{'0','4'}},{{'0','5'}},{{'0','6'}},{{'0','7'}},{{'0','8'}},{{'0','9'}},
    {{'1','0'}},{{'1','1'}},{{'1','2'}},{{'1','3'}},{{'1','4'}},{{'1','5'}},{{'1','6'}},{{'1','7'}},{{'1','8'}},{{'1','9'}},
    {{'2','0'}},{{'2','1'}},{{'2','2'}},{{'2','3'}},{{'2','4'}},{{'2','5'}},{{'2','6'}},{{'2','7'}},{{'2','8'}},{{'2','9'}},
    {{'3','0'}},{{'3','1'}},{{'3','2'}},{{'3','3'}},{{'3','4'}},{{'3','5'}},{{'3','6'}},{{'3','7'}},{{'3','8'}},{{'3','9'}},
    {{'4','0'}},{{'4','1'}},{{'4','2'}},{{'4','3'}},{{'4','4'}},{{'4','5'}},{{'4','6'}},{{'4','7'}},{{'4','8'}},{{'4','9'}},
    {{'5','0'}},{{'5','1'}},{{'5','2'}},{{'5','3'}},{{'5','4'}},{{'5','5'}},{{'5','6'}},{{'5','7'}},{{'5','8'}},{{'5','9'}},
    {{'6','0'}},{{'6','1'}},{{'6','2'}},{{'6','3'}},{{'6','4'}},{{'6','5'}},{{'6','6'}},{{'6','7'}},{{'6','8'}},{{'6','9'}},
    {{'7','0'}},{{'7','1'}},{{'7','2'}},{{'7','3'}},{{'7','4'}},{{'7','5'}},{{'7','6'}},{{'7','7'}},{{'7','8'}},{{'7','9'}},
    {{'8','0'}},{{'8','1'}},{{'8','2'}},{{'8','3'}},{{'8','4'}},{{'8','5'}},{{'8','6'}},{{'8','7'}},{{'8','8'}},{{'8','9'}},
    {{'9','0'}},{{'9','1'}},{{'9','2'}},{{'9','3'}},{{'9','4'}},{{'9','5'}},{{'9','6'}},{{'9','7'}},{{'9','8'}},{{'9','9'}}
  };
} // namespace detail

struct progress_timer {
    clock_t c;
    progress_timer() : c(clock()) {}
    int elapsed() { return clock() - c; }
    ~progress_timer() {
        clock_t d = clock() - c;
        cout << d / CLOCKS_PER_SEC << "."
            << (((d * 1000) / CLOCKS_PER_SEC) % 1000 / 100)
            << (((d * 1000) / CLOCKS_PER_SEC) % 100 / 10)
            << (((d * 1000) / CLOCKS_PER_SEC) % 10)
            << " s" << endl;
    }
};

#ifdef HOPMAN_FAST
namespace hopman_fast {

    static unsigned long cpu_cycles = 0;

    struct itostr_helper {
        static ALIGN(1024) unsigned out[10000];

        itostr_helper() {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                unsigned v = i;
                char * o = (char*)(out + i);
                o[3] = v % 10 + '0';
                o[2] = (v % 100) / 10 + '0';
                o[1] = (v % 1000) / 100 + '0';
                o[0] = (v % 10000) / 1000;
                if (o[0]) o[0] |= 0x30;
                else if (o[1] != '0') o[0] |= 0x20;
                else if (o[2] != '0') o[0] |= 0x10;
                else o[0] |= 0x00;
            }
        }
    };
    unsigned itostr_helper::out[10000];

    itostr_helper hlp_init;

    template <typename T>
    string_type itostr(T o) {
        typedef itostr_helper hlp;
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        unsigned blocks[3], *b = blocks + 2;
        blocks[0] = o < 0 ? ~o + 1 : o;
        blocks[2] = blocks[0] % 10000; blocks[0] /= 10000;
        blocks[2] = hlp::out[blocks[2]];

        if (blocks[0]) {
            blocks[1] = blocks[0] % 10000; blocks[0] /= 10000;
            blocks[1] = hlp::out[blocks[1]];
            blocks[2] |= 0x30303030;
            b--;
        }

        if (blocks[0]) {
            blocks[0] = hlp::out[blocks[0] % 10000];
            blocks[1] |= 0x30303030;
            b--;
        }

        char* f = ((char*)b);
        f += 3 - (*f >> 4);

        char* str = (char*)blocks;
        if (o < 0) *--f = '-';

        str += 12;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(f, str);
    }
      unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
      void reset() { cpu_cycles = 0; }
}
#endif

namespace ak {
#ifdef AK_UNROLLED
  namespace unrolled {
    static unsigned long cpu_cycles = 0;

    template <typename value_type> class Proxy {
      static const size_t MaxValueSize = 16;

      static inline char* generate(int value, char* buffer) {
        union { char* pc; unsigned short* pu; } b = { buffer + MaxValueSize };
        unsigned u, v = value < 0 ? unsigned(~value) + 1 : value;
        *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
        if ((v /= 100)) {
          *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
          if ((v /= 100)) {
            *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
            if ((v /= 100)) {
              *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
              if ((v /= 100)) {
                *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
        } } } }
        *(b.pc -= (u >= 10)) = '-';
        return b.pc + (value >= 0);
      }
      static inline char* generate(unsigned value, char* buffer) {
        union { char* pc; unsigned short* pu; } b = { buffer + MaxValueSize };
        unsigned u, v = value;
        *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
        if ((v /= 100)) {
          *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
          if ((v /= 100)) {
            *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
            if ((v /= 100)) {
              *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
              if ((v /= 100)) {
                *--b.pu = detail::table[v % 100].u; u = v;
        } } } }
        return b.pc + (u < 10);
      }
    public:
      static inline string_type convert(value_type v) {
        char buf[MaxValueSize];
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        char* p = generate(v, buf);
        char* e = buf + MaxValueSize;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(p, e);
      }
    };
    string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i); }
    string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(i); }
    unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
    void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif

#if defined(AK_BW)
  namespace bw {
    static unsigned long cpu_cycles = 0;
    typedef uint64_t u_type;

    template <typename value_type> class Proxy {

      static inline void generate(unsigned v, size_t len, char* buffer) {
        u_type u = v;
        switch(len) {
        default: u = (v * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 8) = detail::table[v -= 100 * u].u; 
        case  8: v = (u * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 6) = detail::table[u -= 100 * v].u; 
        case  6: u = (v * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 4) = detail::table[v -= 100 * u].u;
        case  4: v = (u * 167773) >> 24; *(uint16_t*)(buffer + 2) = detail::table[u -= 100 * v].u;
        case  2: *(uint16_t*)buffer = detail::table[v].u;
        case  0: return;
        case  9: u = (v * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 7) = detail::table[v -= 100 * u].u;
        case  7: v = (u * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 5) = detail::table[u -= 100 * v].u;
        case  5: u = (v * 1374389535ULL) >> 37; *(uint16_t*)(buffer + 3) = detail::table[v -= 100 * u].u;
        case  3: v = (u * 167773) >> 24; *(uint16_t*)(buffer + 1) = detail::table[u -= 100 * v].u;
        case  1: *buffer = v + 0x30;
        }
      }
    public:
      static inline string_type convert(bool neg, unsigned val) {
        char buf[16];
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        size_t len = detail::num_digits(val);
        buf[0] = '-';

        char* e = buf + neg;
        generate(val, len, e);
        e += len;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(buf, e);
      }
    };
    string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i < 0, i < 0 ? unsigned(~i) + 1 : i); }
    string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(false, i); }
    unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
    void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif

#if defined(AK_FW)
  namespace fw {
        static unsigned long cpu_cycles = 0;
        typedef uint32_t u_type;
        template <typename value_type> class Proxy {

        static inline void generate(unsigned v, size_t len, char* buffer) {
#if defined(__GNUC__) && defined(__x86_64__)
          uint16_t w;
          uint32_t u;
          __asm__ __volatile__ (
        "jmp %*T%=(,%3,8)       \n\t"
        "T%=: .quad L0%=        \n\t"
        "     .quad L1%=        \n\t"
        "     .quad L2%=        \n\t"
        "     .quad L3%=        \n\t"
        "     .quad L4%=        \n\t"
        "     .quad L5%=        \n\t"
        "     .quad L6%=        \n\t"
        "     .quad L7%=        \n\t"
        "     .quad L8%=        \n\t"
        "     .quad L9%=        \n\t"
        "     .quad L10%=       \n\t"
        "L10%=:         \n\t"
        " imulq $1441151881, %q0, %q1\n\t"
        " shrq $57, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $100000000, %1, %1  \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, (%4)        \n\t"
        "L8%=:          \n\t"
        " imulq $1125899907, %q0, %q1\n\t"
        " shrq $50, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $1000000, %1, %1    \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -8(%4,%3)   \n\t"
        "L6%=:          \n\t"
        " imulq $429497, %q0, %q1   \n\t"
        " shrq $32, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $10000, %1, %1  \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -6(%4,%3)   \n\t"
        "L4%=:          \n\t"
        " imull $167773, %0, %1 \n\t"
        " shrl $24, %1      \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $100, %1, %1    \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -4(%4,%3)   \n\t"
        "L2%=:          \n\t"
        " movw %c5(,%q0,2), %w2 \n\t"
        " movw %w2, -2(%4,%3)   \n\t"
        "L0%=: jmp 1f       \n\t"
        "L9%=:          \n\t"
        " imulq $1801439851, %q0, %q1\n\t"
        " shrq $54, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $10000000, %1, %1   \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, (%4)        \n\t"
        "L7%=:          \n\t"
        " imulq $43980466, %q0, %q1 \n\t"
        " shrq $42, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $100000, %1, %1 \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -7(%4,%3)   \n\t"
        "L5%=:          \n\t"
        " imulq $268436, %q0, %q1   \n\t"
        " shrq $28, %q1     \n\t"
        " movw %c5(,%q1,2), %w2 \n\t"
        " imull $1000, %1, %1   \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -5(%4,%3)   \n\t"
        "L3%=:          \n\t"
        " imull $6554, %0, %1   \n\t"
        " shrl $15, %1      \n\t"
        " andb $254, %b1        \n\t"
        " movw %c5(,%q1), %w2   \n\t"
        " leal (%1,%1,4), %1    \n\t"
        " subl %1, %0       \n\t"
        " movw %w2, -3(%4,%3)   \n\t"
        "L1%=:          \n\t"
        " addl $48, %0      \n\t"
        " movb %b0, -1(%4,%3)   \n\t"
        "1:             \n\t"
        : "+r"(v), "=&q"(u), "=&r"(w)
        : "r"(len), "r"(buffer), "i"(detail::table)
        : "memory", "cc"
          ); 
#else
          u_type u;
          switch(len) {
        default: u = (v * 1441151881ULL) >> 57; *(uint16_t*)(buffer) = detail::table[u].u; v -= u * 100000000;
        case  8: u = (v * 1125899907ULL) >> 50; *(uint16_t*)(buffer + len - 8) = detail::table[u].u; v -= u * 1000000;
        case  6: u = (v * 429497ULL) >> 32; *(uint16_t*)(buffer + len - 6) = detail::table[u].u; v -= u * 10000;
        case  4: u = (v * 167773) >> 24; *(uint16_t*)(buffer + len - 4) = detail::table[u].u; v -= u * 100;
        case  2: *(uint16_t*)(buffer + len - 2) = detail::table[v].u;
        case  0: return;
        case  9: u = (v * 1801439851ULL) >> 54; *(uint16_t*)(buffer) = detail::table[u].u; v -= u * 10000000; 
        case  7: u = (v * 43980466ULL) >> 42; *(uint16_t*)(buffer + len - 7) = detail::table[u].u; v -= u * 100000; 
        case  5: u = (v * 268436ULL) >> 28;  *(uint16_t*)(buffer + len - 5) = detail::table[u].u; v -= u * 1000;
        case  3: u = (v * 6554) >> 16; *(uint16_t*)(buffer + len - 3) = detail::table[u].u; v -= u * 10;
        case  1: *(buffer + len - 1) = v + 0x30;
          }
#endif
        }
      public:
        static inline string_type convert(bool neg, unsigned val) {
        char buf[16];
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        size_t len = detail::num_digits(val);
        if (neg) buf[0] = '-';
        char* e = buf + len + neg;
        generate(val, len, buf + neg);
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(buf, e);
        }
      };
      string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i < 0, i < 0 ? unsigned(~i) + 1 : i); }
      string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(false, i); }
      unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
      void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif
} // ak

namespace wm {
#ifdef WM_VEC
#if defined(__GNUC__) && defined(__x86_64__)
  namespace vec {
      static unsigned long cpu_cycles = 0;

      template <typename value_type> class Proxy {

      static inline unsigned generate(unsigned v, char* buf) {
        static struct {
          unsigned short mul_10[8];
          unsigned short div_const[8];
          unsigned short shl_const[8];
          unsigned char  to_ascii[16];
        } ALIGN(64) bits = 
        {
          { // mul_10
           10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10
          },
          { // div_const
            8389, 5243, 13108, 0x8000, 8389, 5243, 13108, 0x8000
          },
          { // shl_const
            1 << (16 - (23 + 2 - 16)),
            1 << (16 - (19 + 2 - 16)),
            1 << (16 - 1 - 2),
            1 << (15),
            1 << (16 - (23 + 2 - 16)),
            1 << (16 - (19 + 2 - 16)),
            1 << (16 - 1 - 2),
            1 << (15)
          },
          { // to_ascii 
            '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0',
            '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0', '0'
          }
        };
        unsigned x, y, l;
        x = (v * 1374389535ULL) >> 37;
        y = v;
        l = 0;
        if (x) {
          unsigned div = 0xd1b71759;
          unsigned mul = 55536;
          __m128i z, m, a, o;
          y -= 100 * x;
          z = _mm_cvtsi32_si128(x);
          m = _mm_load_si128((__m128i*)bits.mul_10);
          o = _mm_mul_epu32( z, _mm_cvtsi32_si128(div));
          z = _mm_add_epi32( z, _mm_mul_epu32( _mm_cvtsi32_si128(mul), _mm_srli_epi64( o, 45) ) );
          z = _mm_slli_epi64( _mm_shuffle_epi32( _mm_unpacklo_epi16(z, z), 5 ), 2 );
          a = _mm_load_si128((__m128i*)bits.to_ascii);
          z = _mm_mulhi_epu16( _mm_mulhi_epu16( z, *(__m128i*)bits.div_const ), *(__m128i*)bits.shl_const );
          z = _mm_sub_epi16( z, _mm_slli_epi64( _mm_mullo_epi16( m, z ), 16 ) );
          z = _mm_add_epi8( _mm_packus_epi16( z, _mm_xor_si128(o, o) ), a );
          x = __builtin_ctz( ~_mm_movemask_epi8( _mm_cmpeq_epi8( a, z ) ) );
          l = 8 - x;
          uint64_t q = _mm_cvtsi128_si64(z) >> (x * 8);
          *(uint64_t*)buf = q;
          buf += l;
          x = 1;
        }
        v = (y * 6554) >> 16;
        l += 1 + (x | (v != 0));
            *(unsigned short*)buf = 0x30 + ((l > 1) ? ((0x30 + y - v * 10) << 8) + v : y);
            return l;
        }
      public:
        static inline string_type convert(bool neg, unsigned val) {
        char buf[16];
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        buf[0] = '-';
        unsigned len = generate(val, buf + neg);
        char* e = buf + len + neg;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(buf, e);
        }
      };
      inline string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i < 0, i < 0 ? unsigned(~i) + 1 : i); }
      inline string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(false, i); }
      unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
      void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif
#endif
} // wm

namespace tmn {

#ifdef TM_CPP
  namespace cpp {
      static unsigned long cpu_cycles = 0;

      template <typename value_type> class Proxy {

        static inline void generate(unsigned v, char* buffer) {
          unsigned const f1_10000 = (1 << 28) / 10000;
          unsigned tmplo, tmphi;

          unsigned lo = v % 100000;
          unsigned hi = v / 100000;

          tmplo = lo * (f1_10000 + 1) - (lo >> 2);
          tmphi = hi * (f1_10000 + 1) - (hi >> 2);

          unsigned mask = 0x0fffffff;
          unsigned shift = 28;

          for(size_t i = 0; i < 5; i++)
          {
            buffer[i + 0] = '0' + (char)(tmphi >> shift);
            buffer[i + 5] = '0' + (char)(tmplo >> shift);
            tmphi = (tmphi & mask) * 5;
            tmplo = (tmplo & mask) * 5;
            mask >>= 1;
            shift--;
          }
        }
      public:
        static inline string_type convert(bool neg, unsigned val) {
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        char buf[16];
        size_t len = detail::num_digits(val);
        char* e = buf + 11;
        generate(val, buf + 1);
        buf[10 - len] = '-';
        len += neg;
        char* b = e - len;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(b, e);
        }
      };
      string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i < 0, i < 0 ? unsigned(~i) + 1 : i); }
      string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(false, i); }
      unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
      void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif

#ifdef TM_VEC
  namespace vec {
      static unsigned long cpu_cycles = 0;

      template <typename value_type> class Proxy {

        static inline unsigned generate(unsigned val, char* buffer) {
        static struct {
            unsigned char mul_10[16];
            unsigned char to_ascii[16];
            unsigned char gather[16];
            unsigned char shift[16];
        } ALIGN(64) bits = {
            { 10,0,0,0,10,0,0,0,10,0,0,0,10,0,0,0 },
            { '0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0','0' },
            { 3,5,6,7,9,10,11,13,14,15,0,0,0,0,0,0 },
            { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 }
        };

        unsigned u = val / 1000000;
        unsigned l = val - u * 1000000;

        __m128i x, h, f, m, n;

        n = _mm_load_si128((__m128i*)bits.mul_10);
        x = _mm_set_epi64x( l, u );
        h = _mm_mul_epu32( x, _mm_set1_epi32(4294968) );
        x = _mm_sub_epi64( x, _mm_srli_epi64( _mm_mullo_epi32( h, _mm_set1_epi32(1000) ), 32 ) );
        f = _mm_set1_epi32((1 << 28) / 1000 + 1);
        m = _mm_srli_epi32( _mm_cmpeq_epi32(m, m), 4 );
        x = _mm_shuffle_epi32( _mm_blend_epi16( x, h, 204 ), 177 );
        f = _mm_sub_epi32( _mm_mullo_epi32(f, x), _mm_srli_epi32(x, 2) );

        h = _mm_load_si128((__m128i*)bits.to_ascii);

        x = _mm_srli_epi32(f, 28);
        f = _mm_mullo_epi32( _mm_and_si128( f, m ), n );

        x = _mm_or_si128( x, _mm_slli_epi32(_mm_srli_epi32(f, 28), 8) );
        f = _mm_mullo_epi32( _mm_and_si128( f, m ), n );

        x = _mm_or_si128( x, _mm_slli_epi32(_mm_srli_epi32(f, 28), 16) );
        f = _mm_mullo_epi32( _mm_and_si128( f, m ), n );

        x = _mm_or_si128( x, _mm_slli_epi32(_mm_srli_epi32(f, 28), 24) );

        x = _mm_add_epi8( _mm_shuffle_epi8(x, *(__m128i*)bits.gather), h );
        l = __builtin_ctz( ~_mm_movemask_epi8( _mm_cmpeq_epi8( h, x ) ) | (1 << 9) );

        x = _mm_shuffle_epi8( x, _mm_add_epi8(*(__m128i*)bits.shift, _mm_set1_epi8(l) ) );

        _mm_store_si128( (__m128i*)buffer, x );
        return 10 - l;
        }

      public:
        static inline string_type convert(bool neg, unsigned val) {
#ifdef RDTSC
        long first_clock = __rdtsc();
#endif
        char arena[32];
        char* buf = (char*)((uintptr_t)(arena + 16) & ~(uintptr_t)0xf);
        *(buf - 1)= '-';
        unsigned len = generate(val, buf) + neg;
        buf -= neg;
        char* end = buf + len;
#ifdef RDTSC
        cpu_cycles += __rdtsc() - first_clock;
#endif
        return string_type(buf, end);
        }
      };
      string_type itostr(int i) { return Proxy<int>::convert(i < 0, i < 0 ? unsigned(~i) + 1 : i); }
      string_type itostr(unsigned i) { return Proxy<unsigned>::convert(false, i); }
      unsigned long cycles() { return cpu_cycles; }
      void reset() { cpu_cycles = 0; }
  }
#endif
}

bool fail(string in, string_type out) {
    cout << "failure: " << in << " => " << out << endl;
    return false;
}

#define TEST(x, n) \
    stringstream ss; \
    string_type s = n::itostr(x); \
    ss << (long long)x; \
    if (::strcmp(ss.str().c_str(), s.c_str())) { \
        passed = fail(ss.str(), s); \
        break; \
    }

#define test(x) { \
    passed = true; \
    if (0 && passed) { \
        char c = CHAR_MIN; \
        do { \
            TEST(c, x); \
        } while (c++ != CHAR_MAX); \
        if (!passed) cout << #x << " failed char!!!" << endl; \
    } \
    if (0 && passed) { \
        short c = numeric_limits<short>::min(); \
        do { \
            TEST(c, x); \
        } while (c++ != numeric_limits<short>::max()); \
        if (!passed) cout << #x << " failed short!!!" << endl; \
    } \
    if (passed) { \
        int c = numeric_limits<int>::min(); \
        do { \
            TEST(c, x); \
        } while ((c += 100000) < numeric_limits<int>::max() - 100000); \
        if (!passed) cout << #x << " failed int!!!" << endl; \
    } \
    if (passed) { \
        unsigned c = numeric_limits<unsigned>::max(); \
        do { \
            TEST(c, x); \
        } while ((c -= 100000) > 100000); \
        if (!passed) cout << #x << " failed unsigned int!!!" << endl; \
    } \
}

#define time(x, N) \
if (passed) { \
    static const int64_t limits[] = \
        {0, 10, 100, 1000, 10000, 100000, \
         1000000, 10000000, 100000000, 1000000000, 10000000000ULL }; \
    long passes = 0; \
    cout << #x << ": "; \
    progress_timer t; \
    uint64_t s = 0; \
    if (do_time) { \
        for (int n = 0; n < N1; n++) { \
            int i = 0; \
            while (i < N2) { \
                int v = ((NM - i) % limits[N]) | (limits[N] / 10); \
                int w = x::itostr(v).size() + \
                    x::itostr(-v).size(); \
                i += w * mult; \
                                passes++; \
            } \
            s += i / mult; \
        } \
    } \
    k += s; \
    cout << N << " digits: " \
          << s / double(t.elapsed()) * CLOCKS_PER_SEC/1000000 << " MB/sec, " << (x::cycles() / passes >> 1) << " clocks per pass "; \
    x::reset(); \
}

#define series(n) \
    { if (do_test) test(n);    if (do_time) time(n, 1); if (do_time) time(n, 2); \
      if (do_time) time(n, 3); if (do_time) time(n, 4); if (do_time) time(n, 5); \
      if (do_time) time(n, 6); if (do_time) time(n, 7); if (do_time) time(n, 8); \
      if (do_time) time(n, 9); if (do_time) time(n, 10); }

int N1 = 1, N2 = 500000000, NM = INT_MAX;
int mult = 1; //  used to stay under timelimit on ideone
unsigned long long k = 0;

int main(int argc, char** argv) {
    bool do_time = 1, do_test = 1;
    bool passed = true;
#ifdef HOPMAN_FAST
    series(hopman_fast)
#endif
#ifdef WM_VEC
    series(wm::vec)
#endif
#ifdef TM_CPP
    series(tmn::cpp)
#endif
#ifdef TM_VEC
    series(tmn::vec)
#endif
#ifdef AK_UNROLLED
    series(ak::unrolled)
#endif
#if defined(AK_BW)
    series(ak::bw)
#endif
#if defined(AK_FW)
    series(ak::fw)
#endif
    return k;
}
2 голосов
/ 13 марта 2015

Вот моя маленькая попытка этой забавной головоломки.

Вместо того, чтобы использовать таблицы поиска, я хотел, чтобы компилятор все понял. В частности, в этом случае - если вы читаете «Восторг хакеров», вы видите, как работает разделение и деление по модулю, - что дает возможность оптимизировать его, используя инструкции SSE / AVX.

Тест производительности

Что касается скорости, мой тест здесь говорит мне, что он в 1,5 раза быстрее, чем работа Тимо (на моем Intel Haswell он работает примерно на 1 ГБ / с).

Вещи, которые вы можете считать читом

Что касается чит-кода "not-make-a-std-string", который я использую - конечно, я учел это и для моего теста метода Тимо.

Я использую встроенную функцию: BSR. Если хотите, вы также можете использовать таблицы DeBruijn - это одна из вещей, о которых я довольно много писал в своем посте «Самый быстрый 2log». Конечно, это снижает производительность (* хорошо ... если вы выполняете много операций в Италии, вы на самом деле можете сделать более быстрый BSR, но я думаю, это не справедливо ...).

Как это работает

Первое, что нужно сделать, это выяснить, сколько памяти нам нужно. Это в основном 10log, который может быть реализован несколькими умными способами. Подробности см. В часто цитируемых « битовых хиджах ».

Следующее, что нужно сделать, - выполнить числовой вывод. Для этого я использую шаблонную рекурсию, поэтому компилятор поймет это.

Я использую 'modulo' и 'div' рядом друг с другом. Если вы прочитаете «Восхищение Хакера», вы заметите, что они тесно связаны, поэтому, если у вас есть один ответ, возможно, у вас есть и другой. Я понял, что компилятор может выяснить детали ...: -)

Код

Получение количества цифр с использованием (модифицированного) журнала 10:

struct logarithm
{
    static inline int log2(unsigned int value)
    {
        unsigned long index;
        if (!_BitScanReverse(&index, value))
        {
            return 0;
        }

        // add 1 if x is NOT a power of 2 (to do the ceil)
        return index + (value&(value - 1) ? 1 : 0);
    }

    static inline int numberDigits(unsigned int v)
    {
        static unsigned int const PowersOf10[] =
        { 0, 10, 100, 1000, 10000, 100000, 1000000, 10000000, 100000000, 1000000000 };

        int t = (logarithm::log2(v) + 1) * 1233 >> 12; // (use a lg2 method from above)
        return 1 + t - (v < PowersOf10[t]);
    }
};

Получить себе строку:

template <int count>
struct WriteHelper
{
    inline static void WriteChar(char* buf, unsigned int value)
    {
        unsigned int div = value / 10;
        unsigned int rem = value % 10;
        buf[count - 1] = rem + '0';

        WriteHelper<count - 1>::WriteChar(buf, div);
    }
};

template <>
struct WriteHelper<1>
{
    inline static void WriteChar(char* buf, unsigned int value) 
    {
        buf[0] = '0' + value;
    }
};

// Boring code that converts a length into a switch.
// TODO: Test if recursion with an 'if' is faster.
static inline void WriteNumber(char* data, int len, unsigned int val) 
{
    switch (len) {
    case 1:
        WriteHelper<1>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 2:
        WriteHelper<2>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 3:
        WriteHelper<3>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 4:
        WriteHelper<4>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 5:
        WriteHelper<5>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 6:
        WriteHelper<6>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 7:
        WriteHelper<7>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 8:
        WriteHelper<8>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 9:
        WriteHelper<9>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    case 10:
        WriteHelper<10>::WriteChar(data, static_cast<unsigned int>(val));
        break;
    }
}

// The main method you want to call...
static int Write(char* data, int val) 
{
    int len;
    if (val >= 0) 
    {
        len = logarithm::numberDigits(val);
        WriteNumber(data, len, unsigned int(val));
        return len;
    }
    else 
    {
        unsigned int v(-val);
        len = logarithm::numberDigits(v);
        WriteNumber(data+1, len, v);
        data[0] = '-';
        return len + 1;
    }
}
1 голос
/ 14 февраля 2018

Мне кажется, я создал самый быстрый алгоритм для целочисленных строк.Это вариант алгоритма Modulo 100, который работает примерно на 33% быстрее, а главное - быстрее как для небольших, так и для больших чисел.Он называется Script ItoS Algorithm.Чтобы прочитать статью, объясняющую, как я разработал алгоритм, @see https://github.com/kabuki-starship/kabuki-toolkit/wiki/Engineering-a-Faster-Integer-to-String-Algorithm. Вы можете использовать алгоритм, но подумайте о том, чтобы внести свой вклад в Kabuki VM и проверить Script ;особенно если вам интересны AMIL-NLP и / или программно-определяемые сетевые протоколы.

enter image description here

/** Kabuki Toolkit
    @version 0.x
    @file    ~/source/crabs/print_itos.cc
    @author  Cale McCollough <cale.mccollough@gmail.com>
    @license Copyright (C) 2017-2018 Cale McCollough <calemccollough@gmail.com>;
             All right reserved (R). Licensed under the Apache License, Version 
             2.0 (the "License"); you may not use this file except in 
             compliance with the License. You may obtain a copy of the License 
             [here](http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0). Unless 
             required by applicable law or agreed to in writing, software 
             distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, 
             WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or 
             implied. See the License for the specific language governing 
             permissions and limitations under the License.
*/

#include <stdafx.h>
#include "print_itos.h"

#if MAJOR_SEAM >= 1 && MINOR_SEAM >= 1

#if MAJOR_SEAM == 1 && MINOR_SEAM == 1
#define DEBUG 1

#define PRINTF(format, ...) printf(format, __VA_ARGS__);
#define PUTCHAR(c) putchar(c);
#define PRINT_PRINTED\
    sprintf_s (buffer, 24, "%u", value); *text_end = 0;\
    printf ("\n    Printed \"%s\" leaving value:\"%s\":%u",\
            begin, buffer, (uint)strlen (buffer));
#define PRINT_BINARY PrintBinary (value);
#define PRINT_BINARY_TABLE PrintBinaryTable (value);
#else
#define PRINTF(x, ...)
#define PUTCHAR(c)
#define PRINT_PRINTED
#define PRINT_BINARY
#define PRINT_BINARY_TABLE
#endif

namespace _ {

void PrintLine (char c) {
    std::cout << '\n';
    for (int i = 80; i > 0; --i) 
        std::cout << c;
}

char* Print (uint32_t value, char* text, char* text_end) {

    // Lookup table for powers of 10.
    static const uint32_t k10ToThe[]{
        1, 10, 100, 1000, 10000, 100000, 1000000, 10000000, 100000000,
        1000000000, ~(uint32_t)0 };

    /** Lookup table of ASCII char pairs for 00, 01, ..., 99.
        To convert this algorithm to big-endian, flip the digit pair bytes. */
    static const uint16_t kDigits00To99[100] = {
        0x3030, 0x3130, 0x3230, 0x3330, 0x3430, 0x3530, 0x3630, 0x3730, 0x3830,
        0x3930, 0x3031, 0x3131, 0x3231, 0x3331, 0x3431, 0x3531, 0x3631, 0x3731,
        0x3831, 0x3931, 0x3032, 0x3132, 0x3232, 0x3332, 0x3432, 0x3532, 0x3632,
        0x3732, 0x3832, 0x3932, 0x3033, 0x3133, 0x3233, 0x3333, 0x3433, 0x3533,
        0x3633, 0x3733, 0x3833, 0x3933, 0x3034, 0x3134, 0x3234, 0x3334, 0x3434,
        0x3534, 0x3634, 0x3734, 0x3834, 0x3934, 0x3035, 0x3135, 0x3235, 0x3335,
        0x3435, 0x3535, 0x3635, 0x3735, 0x3835, 0x3935, 0x3036, 0x3136, 0x3236,
        0x3336, 0x3436, 0x3536, 0x3636, 0x3736, 0x3836, 0x3936, 0x3037, 0x3137,
        0x3237, 0x3337, 0x3437, 0x3537, 0x3637, 0x3737, 0x3837, 0x3937, 0x3038,
        0x3138, 0x3238, 0x3338, 0x3438, 0x3538, 0x3638, 0x3738, 0x3838, 0x3938,
        0x3039, 0x3139, 0x3239, 0x3339, 0x3439, 0x3539, 0x3639, 0x3739, 0x3839,
        0x3939, };

    static const char kMsbShift[] = { 4, 7, 11, 14, 17, 21, 24, 27, 30, };

    if (!text) {
        return nullptr;
    }
    if (text >= text_end) {
        return nullptr;
    }

    uint16_t* text16;
    char      digit;
    uint32_t  scalar;
    uint16_t  digits1and2,
              digits3and4,
              digits5and6,
              digits7and8;
    uint32_t  comparator;

    #if MAJOR_SEAM == 1 && MINOR_SEAM == 1
    // Write a bunches of xxxxxx to the buffer for debug purposes.
    for (int i = 0; i <= 21; ++i) {
        *(text + i) = 'x';
    }
    *(text + 21) = 0;
    char* begin = text;
    char buffer[256];
    #endif

    if (value < 10) {
        PRINTF ("\n    Range:[0, 9] length:1 ")
        if (text + 1 >= text_end) {
            return nullptr;
        }
        *text++ = '0' + (char)value;
        PRINT_PRINTED
        return text;
    }
    if (value < 100) {
        PRINTF ("\n    Range:[10, 99] length:2 ")
        if (text + 2 >= text_end) {
            return nullptr;
        }
        *reinterpret_cast<uint16_t*> (text) = kDigits00To99[value];
        PRINT_PRINTED
        return text + 2;
    }
    if (value >> 14) {
        if (value >> 27) {
            if (value >> 30) {
                PRINTF ("\n    Range:[1073741824, 4294967295] length:10")
                Print10:
                if (text + 10 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
                comparator = 100000000;
                digits1and2 = (uint16_t)(value / comparator);
                PRINTF ("\n    digits1and2:%u", digits1and2)
                value -= digits1and2 * comparator;
                *reinterpret_cast<uint16_t*> (text) = kDigits00To99[digits1and2];
                PRINT_PRINTED
                text += 2;
                goto Print8;
            }
            else {
                comparator = 1000000000;
                if (value >= comparator) {
                    PRINTF ("\n    Range:[100000000, 1073741823] length:10")
                    goto Print10;
                }
                PRINTF ("\n    Range:[134217727, 999999999] length:9")
                if (text + 9 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
                comparator = 100000000;
                digit = (char)(value / comparator);
                *text++ = digit + '0';
                PRINT_PRINTED
                value -= comparator * digit;
                goto Print8;
            }
        }
        else if (value >> 24) {
            comparator = k10ToThe[8];
            if (value >= comparator) {
                PRINTF ("\n    Range:[100000000, 134217728] length:9")
                if (text + 9 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
                *text++ = '1';
                PRINT_PRINTED
                value -= comparator;
            }
            PRINTF ("\n    Range:[16777216, 9999999] length:8")
            if (text + 8 >= text_end) {
                return nullptr;
            }
            Print8:
            PRINTF ("\n    Print8:")
            scalar = 10000;
            digits5and6 = (uint16_t)(value / scalar);
            digits1and2 = value - scalar * digits5and6;
            digits7and8 = digits5and6 / 100;
            digits3and4 = digits1and2 / 100;
            digits5and6 -= 100 * digits7and8;
            digits1and2 -= 100 * digits3and4;
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 6) = 
                kDigits00To99[digits1and2];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 4) = 
                kDigits00To99[digits3and4];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 2) = 
                kDigits00To99[digits5and6];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text) = 
                kDigits00To99[digits7and8];
            PRINT_PRINTED
            return text + 8;
        }
        else if (value >> 20) {
            comparator = 10000000;
            if (value >= comparator) {
                PRINTF ("\n    Range:[10000000, 16777215] length:8")
                if (text + 8 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
                *text++ = '1';
                PRINT_PRINTED
                value -= comparator;
            }
            else {
                PRINTF ("\n    Range:[1048576, 9999999] length:7")
                if (text + 7 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
            }
            scalar = 10000;
            digits5and6 = (uint16_t)(value / scalar);
            digits1and2 = value - scalar * digits5and6;
            digits7and8 = digits5and6 / 100;
            digits3and4 = digits1and2 / 100;
            digits5and6 -= 100 * digits7and8;
            digits1and2 -= 100 * digits3and4;;
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 5) = 
                kDigits00To99[digits1and2];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 3) = 
                kDigits00To99[digits3and4];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 1) = 
                kDigits00To99[digits5and6];
            PRINT_PRINTED
            *text = (char)digits7and8 + '0';
            return text + 7;
        }
        else if (value >> 17) {
            comparator = 1000000;
            if (value >= comparator) {
                PRINTF ("\n    Range:[100000, 1048575] length:7")
                if (text + 7 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
                *text++ = '1';
                PRINT_PRINTED
                value -= comparator;
            }
            else {
                PRINTF ("\n    Range:[131072, 999999] length:6")
                if (text + 6 >= text_end) {
                    return nullptr;
                }
            }
            Print6:
            scalar = 10000;
            digits5and6 = (uint16_t)(value / scalar);
            digits1and2 = value - scalar * digits5and6;
            digits7and8 = digits5and6 / 100;
            digits3and4 = digits1and2 / 100;
            digits5and6 -= 100 * digits7and8;
            digits1and2 -= 100 * digits3and4;
            text16 = reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 6);
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 4) = kDigits00To99[digits1and2];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 2) = kDigits00To99[digits3and4];
            PRINT_PRINTED
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text    ) = kDigits00To99[digits5and6];
            PRINT_PRINTED
            return text + 6;
        }
        else { // (value >> 14)
            if (value >= 100000) {
                PRINTF ("\n    Range:[65536, 131071] length:6")
                goto Print6;
            }
            PRINTF ("\n    Range:[10000, 65535] length:5")
            if (text + 5 >= text_end) {
                return nullptr;
            }
            digits5and6 = 10000;
            digit = (uint8_t)(value / digits5and6);
            value -= digits5and6 * digit;
            *text = digit + '0';
            PRINT_PRINTED
            digits1and2 = (uint16_t)value;
            digits5and6 = 100;
            digits3and4 = digits1and2 / digits5and6;
            digits1and2 -= digits3and4 * digits5and6;
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 1) = 
                kDigits00To99[digits3and4];
            PRINT_PRINTED
                PRINTF ("\n    digits1and2:%u", digits1and2)
            *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 3) = 
                kDigits00To99[digits1and2];
            PRINT_PRINTED
            return text + 5;
        }
    }
    digits1and2 = (uint16_t)value;
    if (value >> 10) {
        digits5and6 = 10000;
        if (digits1and2 >= digits5and6) {
            if (text + 5 >= text_end) {
                return nullptr;
            }
            PRINTF ("\n    Range:[10000, 16383] length:5")
            *text++ = '1';
            PRINT_PRINTED
            digits1and2 -= digits5and6;

        }
        else {
            PRINTF ("\n    Range:[1024, 9999] length:4")
            if (text + 4 >= text_end) {
                return nullptr;
            }
        }
        digits5and6 = 100;
        digits3and4 = digits1and2 / digits5and6;
        digits1and2 -= digits3and4 * digits5and6;
        *reinterpret_cast<uint16_t*> (text    ) = kDigits00To99[digits3and4];
        PRINT_PRINTED
        *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 2) = kDigits00To99[digits1and2];
        PRINT_PRINTED
        return text + 4;
    }
    else {
        if (text + 4 >= text_end) {
            return nullptr;
        }
        digits3and4 = 1000;
        if (digits1and2 >= digits3and4) {
            PRINTF ("\n    Range:[1000, 1023] length:4")
            digits1and2 -= digits3and4;
            text16 = reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 2);
            *text16-- = kDigits00To99[digits1and2];
            PRINT_PRINTED
            *text16 = (((uint16_t)'1') | (((uint16_t)'0') << 8));
            PRINT_PRINTED
            return text + 4;
        }
        PRINTF ("\n    Range:[100, 999] length:3")
        digits1and2 = (uint16_t)value;
        digits3and4 = 100;
        digit = (char)(digits1and2 / digits3and4);
        digits1and2 -= digit * digits3and4;
        *text = digit + '0';
        PRINT_PRINTED
        *reinterpret_cast<uint16_t*> (text + 1) = kDigits00To99[digits1and2];
        PRINT_PRINTED
        return text + 3;
    }
}

}       //< namespace _
#undef  PRINTF
#undef  PRINT_PRINTED
#endif  //< MAJOR_SEAM >= 1 && MINOR_SEAM >= 1

Автор

0 голосов
/ 14 февраля 2017

Мы используем следующий код (для MSVC):

Templated tBitScanReverse:

#include <intrin.h>

namespace intrin {

#pragma intrinsic(_BitScanReverse)
#pragma intrinsic(_BitScanReverse64)

template<typename TIntegerValue>
__forceinline auto tBitScanReverse(DWORD * out_index, TIntegerValue mask)
    -> std::enable_if_t<(std::is_integral<TIntegerValue>::value && sizeof(TIntegerValue) == 4), unsigned char>
{
    return _BitScanReverse(out_index, mask);
}
template<typename TIntegerValue>
__forceinline auto tBitScanReverse(DWORD * out_index, TIntegerValue mask)
    -> std::enable_if_t<(std::is_integral<TIntegerValue>::value && sizeof(TIntegerValue) == 8), unsigned char>
{
#if !(_M_IA64 || _M_AMD64)
    auto res = _BitScanReverse(out_index, (unsigned long)(mask >> 32));
    if (res) {
        out_index += 32;
        return res;
    }
    return _BitScanReverse(out_index, (unsigned long)mask);
#else
    return _BitScanReverse64(out_index, mask);
#endif
}

}

помощники char / wchar_t:

template<typename TChar> inline constexpr TChar   ascii_0();
template<>               inline constexpr char    ascii_0() { return  '0'; }
template<>               inline constexpr wchar_t ascii_0() { return L'0'; }

template<typename TChar, typename TInt> inline constexpr TChar ascii_DEC(TInt d) { return (TChar)(ascii_0<TChar>() + d); }

Полномочия 10 таблиц:

static uint32 uint32_powers10[] = {
    1,
    10,
    100,
    1000,
    10000,
    100000,
    1000000,
    10000000,
    100000000,
    1000000000
//   123456789
};
static uint64 uint64_powers10[] = {
    1ULL,
    10ULL,
    100ULL,
    1000ULL,
    10000ULL,
    100000ULL,
    1000000ULL,
    10000000ULL,
    100000000ULL,
    1000000000ULL,
    10000000000ULL,
    100000000000ULL,
    1000000000000ULL,
    10000000000000ULL,
    100000000000000ULL,
    1000000000000000ULL,
    10000000000000000ULL,
    100000000000000000ULL,
    1000000000000000000ULL,
    10000000000000000000ULL
//   1234567890123456789
};

template<typename TUint> inline constexpr const TUint  * powers10();
template<>               inline constexpr const uint32 * powers10() { return uint32_powers10; }
template<>               inline constexpr const uint64 * powers10() { return uint64_powers10; }

Фактическая печать:

template<typename TChar, typename TUInt>
__forceinline auto
print_dec(
    TUInt u,
    TChar * & buffer) -> typename std::enable_if_t<std::is_unsigned<TUInt>::value>
{
    if (u < 10) {                                                   // 1-digit, including 0  
        *buffer++ = ascii_DEC<TChar>(u);
    }
    else {
        DWORD log2u;
        intrin::tBitScanReverse(&log2u, u);                         //  log2u [3,31]  (u >= 10)
        DWORD log10u = ((log2u + 1) * 77) >> 8;                     //  log10u [1,9]   77/256 = ln(2) / ln(10)
        DWORD digits = log10u + (u >= powers10<TUInt>()[log10u]);   //  digits [2,10]

        buffer += digits;
        auto p = buffer;

        for (--digits; digits; --digits) {
            auto x = u / 10, d = u - x * 10;
            *--p = ascii_DEC<TChar>(d);
            u = x;
        }
        *--p = ascii_DEC<TChar>(u);
    }
}

Последний цикл можно развернуть:

switch (digits) {
case 10: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  9: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  8: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  7: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  6: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  5: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  4: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  3: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; }
case  2: { auto x = u / 10, d = u - x * 10; *--p = ascii_DEC<TChar>(d); u = x; *--p = ascii_DEC<TChar>(u); break; }
default: __assume(0);
}

Основная идея та же, что и @atlaste, предложенная ранее: https://stackoverflow.com/a/29039967/2204001

Добро пожаловать на сайт PullRequest, где вы можете задавать вопросы и получать ответы от других членов сообщества.
...