为什么比较比uint64快？

Question

我使用Matlab的profile分析了下面的程序。double和uint64都是64位变量。为什么比较两个double比比较两个uint64快得多？它们不都是按位比较的吗？

big = 1000000;

a = uint64(randi(100,big,1));
b = uint64(randi(100,big,1));
c = uint64(zeros(big,1));
tic;
for i=1:big
    if a(i) == b(i)
        c(i) = c(i) + 1;
    end
end
toc;

a = randi(100,big,1);
b = randi(100,big,1);
c = zeros(big,1);
tic;
for i=1:big
    if a(i) == b(i)
        c(i) = c(i) + 1;
    end
end
toc;

这是profile的测量：

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​

这是tictoc衡量的结果：

Elapsed time is 6.259040 seconds.
Elapsed time is 0.015387 seconds.

当使用uint8..uint32或int8..int32而不是64位数据类型时，此效果将消失。

Answer 1

它可能是Matlab解释器和底层CPU的组合，不支持64位int类型以及其他类型。

Matlab支持double而不是int操作。大多数值都存储在double类型中，即使它们表示整数值。double和int的==操作将采用不同的代码路径，并且MathWorks在调优和优化double的代码上花费的精力要比针对int的代码多得多，尤其是int64。事实上，老版本的Matlab语言根本不支持int64上的算术运算。(以及IIRC，它仍然不支持混合整数数学。)在进行int64计算时，您使用的是不太成熟、调优较少的代码，同样的情况也可能适用于==。在Matlab中，Int类型不是一个优先级。int64的存在甚至可能会干扰JIT优化该代码，但这只是一种猜测。

但这也可能有潜在的硬件原因。这里有一个假设:如果您使用的是32位x86，则使用的是32位通用(整数)寄存器。这意味着较小的int类型可以放入寄存器并使用快速指令进行比较，但64位int值无法放入寄存器，并且可能需要更昂贵的指令序列进行比较。即使double是64位宽的，它们也适合x87浮点单元的宽浮点寄存器，并且可以使用快速浮点比较指令在硬件中进行比较。这意味着[u]int64是唯一不能使用快速单寄存器、单指令操作进行比较的。

如果是这种情况，如果您在64位x86-64 (在64位Matlab中)上运行相同的代码，这种差异可能会消失，因为这样您就拥有了64位宽的通用寄存器。但话又说回来，如果没有编译Matlab解释器的代码来利用它，那么它可能不会。