在Java中移位位是否比乘法和除法快？。净？[关闭]

如果您恰好使用2的幂，则在大多数（甚至甚至是所有）CPU上，向左和向右移位位显然比乘法和除法运算快。但是，对于某些阅读器和某些算法，这样做可能会降低代码的清晰度。移位确实是提高性能所必需的，还是我可以期望编译器或VM注意到这种情况并对其进行优化（特别是当2的幂是文字时）？我主要对Java和.NET的行为感兴趣，但也欢迎对其他语言实现有深入的了解。

如今，大多数编译器所做的不只是将乘或除以2的幂转换为移位运算。优化时，即使不是2的幂，许多编译器也可以使用编译时间常数来优化乘法或除法。通常，乘法或除法可以分解为一系列移位和加法，并且如果该一系列操作会更快比乘或除，编译器将使用它。

对于常数除法，编译器通常可以将运算转换为乘以“魔数”后跟移位的乘数。由于乘法通常比除法运算快得多，因此这可以节省大量的时钟周期。

亨利·沃伦（Henry Warren）的书《骇客的喜悦》（Hacker's Delight）中有许多与此主题相关的信息，在相应的网站上也有很好的介绍：

• http://www.hackersdelight.org/

另请参阅以下内容中的讨论（带有一个或两个链接）：

• 读取汇编代码

无论如何，所有这些归结为使编译器可以处理微优化的繁琐细节。自从执行自己的工作已经超过编译器已有好几年了。

几乎所有值得盐溶的环境都会为您优化这一点。如果没有，则您需要炸更大的鱼。认真地，不要再浪费时间对此进行思考。您将在遇到性能问题时知道。在运行了探查器之后，您将知道造成它的原因，并且应该很清楚如何解决它。

您将永远不会听到有人说“我的应用程序速度太慢，然后我开始随机替换为x * 2，x << 1并且一切都已修复！” 解决性能问题的方法通常是找到一种减少工作量级的方法，而不是找到一种以1％的速度完成相同工作的方法。

在这些情况下，人类是错误的。

99％的人试图第二次猜测现代的（以及将来所有的）编译器。
当他们尝试同时猜测现代（和所有未来）JIT时为99.9％。
当他们尝试第二次猜测现代（以及所有未来）CPU优化时，达到99.999％。

编程时要准确地描述您想完成的事情，而不是如何去做。可以分别独立地改进和优化JIT，VM，编译器和CPU的未来版本。如果您指定的内容如此微小和具体，则会失去所有未来优化的好处。

您几乎可以肯定地将2的幂乘积优化依赖于移位运算。这是编译器构造学生将要学习的第一个优化方法之一。:)

但是，我认为没有任何保证。您的源代码应该反映您的意图，而不是试图告诉优化器该怎么做。如果您要增加数量，请使用乘法。如果要将位字段从一个位置移到另一个位置（请考虑RGB颜色操作），请使用移位操作。无论哪种方式，您的源代码都将反映您的实际工作。

请注意，对于负数，奇数，向下和除法运算（肯定会在Java中）会得出不同的结果。

int a = -7;
System.out.println("Shift: "+(a >> 1));
System.out.println("Div:   "+(a / 2));

印刷品：

Shift: -4
Div:   -3

由于Java没有任何无符号数，因此Java编译器实际上不可能对其进行优化。

在我测试过的计算机上，整数除法比其他运算慢4到10倍。

当编译器可能会将除数除以2的倍数而使您没有区别时，除数不是2的倍数会明显变慢。

例如，我有一个（图形）程序，其中很多除以255。实际上，我的计算是：

r = (((top.R - bottom.R) * alpha + (bottom.R * 255)) * 0x8081) >> 23;

我可以确保它比以前的计算快得多：

r = ((top.R - bottom.R) * alpha + (bottom.R * 255)) / 255;

所以不，编译器无法完成所有优化技巧。

我会问：“你在做什么，那很重要吗？”。首先设计代码的可读性和可维护性。进行位移位与标准乘法运算会导致性能差异的可能性极小。

它取决于硬件。如果我们使用的是微控制器或i386，那么转换可能会更快，但是，正如几个答案所述，编译器通常会为您进行优化。

在现代（Pentium Pro及更高版本）硬件上，流水线化使这一切变得无关紧要，而且人迹罕至的做法通常意味着您失去了很多无法获得的优化。

微观优化不仅浪费您的时间，而且很难正确实现。

如果编译器（编译时常数）或JIT（运行时常数）知道除数或被乘数是2的幂，并且正在执行整数运算，它将为您转换为一个移位。

根据此微基准测试的结果，移动速度是除法运算（Oracle Java 1.7.0_72）的两倍。

在适当的时候，大多数编译器会将乘法和除法转换为位移。这是最简单的优化之一。因此，对于给定的任务，您应该执行更容易阅读且更适合的工作。

当我刚编写这段代码时，我感到很惊讶，并且意识到移位实际上比乘以2慢！

（编辑：更改了代码，以在迈克尔·迈尔斯的建议后停止溢出，但是结果是相同的！这是什么问题？）

import java.util.Date;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Date before = new Date();
        for (int j = 1; j < 50000000; j++) {
            int a = 1 ;
            for (int i = 0; i< 10; i++){
                a *=2;
            }
        }
        Date after = new Date();
        System.out.println("Multiplying " + (after.getTime()-before.getTime()) + " milliseconds");
        before = new Date();
        for (int j = 1; j < 50000000; j++) {
            int a = 1 ;
            for (int i = 0; i< 10; i++){
                a = a << 1;
            }
        }
        after = new Date();
        System.out.println("Shifting " + (after.getTime()-before.getTime()) + " milliseconds");
    }
}

结果是：

相乘639毫秒
移位718毫秒