__forceinline无效

Question

#函数调用为什么那么慢？
我找到两种快速求绝对值的计算方法：
第一种为：

__forceinline int my_abs1(const int& value)
{
    return (value ^ (value >> 31)) - (value >> 31);
}

第二种为：

__forceinline int my_abs2(const int& value)
{
    return value * (1 - (value >> 31) << 1);
}

测试代码为：

int main()
{
    int c = 1000000000;

    clock_t start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        abs(1);
        abs(-1);
    }
    clock_t end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;

    start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        my_abs1(1);
        my_abs1(-1);
    }
    end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;

    start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        my_abs2(1);
        my_abs2(-1);
    }
    end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;
}

结果：9406、11442、11318

最终两种快速运算绝对值的函数反而使用时间更久，于是我直接计算而不调用函数：

int main()
{
    int c = 1000000000;

    clock_t start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        abs(1);
        abs(-1);
    }
    clock_t end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;

    start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        (1 ^ (1 >> 31)) - (1 >> 31);
        (-1 ^ (-1 >> 31)) - (-1 >> 31);
    }
    end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;

    start_time = clock();
    for (int i = 0; i < c; i++)
    {
        1* (1 - (1 >> 31) << 1);
        -1* (1 - (-1 >> 31) << 1);
    }
    end_time = clock();
    std::cout << static_cast<double>(end_time - start_time) / CLOCKS_PER_SEC * 1000 << std::endl;
}
结果为：9366、2145、2147。
可以得出这两种方法确实更快，但是第一次测试我使用了__forceinline也使用了引用为实参，为什么会满那么多？而且对比的对象是普通的C++abs函数，都是函数调用，为什么代价这么大？

#我正在寻找最快速的求绝对值方法，是否有int和float的快速求绝对值方法？

Answer 1

该回答引用ChatGPT-3.5，仅供参考，不保证完全正确

首先，关于你的第一个问题，为什么使用__forceinline和引用参数对于这两种快速求绝对值的函数没有产生性能提升。在C++中，使用__forceinline关键字可以提示编译器尝试将函数内联展开，以减少函数调用的开销。然而，编译器是否实际进行内联展开，还取决于编译器的具体实现和优化设置。

---

在你的测试中，你使用了clock()函数来测量函数调用的时间开销。然而，clock()函数并不是一个精确的计时器，而且在不同的编译器和平台上可能会有不同的行为。因此，通过clock()函数来测量函数调用的性能差异可能并不准确。

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此外，现代编译器在进行优化时，通常会对常见的函数调用进行内联展开，如abs()函数。因此，在你的测试中，对于简单的函数调用，编译器可能已经进行了适当的内联展开，使得性能与手动展开的函数相当。

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至于你的第二个问题，如何更快地计算int和float类型的绝对值，这里有一些常见的方法：

1. 对于int类型，可以使用位操作和条件判断来计算绝对值，例如：

   int abs(int value) {
    int mask = value >> (sizeof(int) * CHAR_BIT - 1);
    return (value + mask) ^ mask;
   }
   

   这种方法利用了整数的符号位来生成一个掩码，然后将掩码与原始值相加，再异或掩码，即可得到绝对值。

2. 对于float类型，可以使用union和位操作来计算绝对值，例如：

   float abs(float value) {
    union {
        float f;
        uint32_t i;
    } u;
    u.f = value;
    u.i &= 0x7FFFFFFF;  // 将符号位置0
    return u.f;
   }
   

   这种方法通过将float类型的值视为32位整数，并将符号位置0来得到绝对值。

需要注意的是，以上方法可能在不同的平台和编译器上产生不同的结果，且性能差异可能不明显。对于绝对值这样的简单操作，现代的编译器通常已经对其进行了高度优化，因此手动优化可能带来的性能提升可能是微乎其微的。如果性能是你的主要关注点，建议使用编译器优化选项，如-O2或-O3，让编译器自行处理这些优化。

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总结来说，对于简单的函数调用，编译器通常能够进行适当的优化，因此手动展开函数可能不会带来明显的性能提升。同时，现代的编译器已经对常见的操作进行了高度优化，手动优化的效果可能有限。如果性能是关键需求，建议使用编译器的优化选项，并进行基于实际测试的性能优化。

---

该回答引用NewBing，仅供参考，不保证完全正确

__forceinline是一个编译器特定的关键字，用于强制将函数内联，即将函数的代码直接插入到调用点，而不是通过函数调用的方式执行。这样可以减少函数调用的开销，提高程序的运行速度。但是，__forceinline并不保证一定会内联，编译器可能会根据其他因素决定是否内联。__forceinline也可能导致代码体积增大，缓存命中率降低等问题。__forceinline是一个非标准的扩展，不同的编译器可能有不同的实现和语法。¹²

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求绝对值的方法有很多种，不同的方法可能在不同的平台和场景下有不同的效率。一般来说，求绝对值的方法可以分为以下几类：

• 使用标准库函数abs或fabs，这些函数通常会被编译器优化为最适合目标平台的指令或代码。³
• 使用条件表达式或分支语句，如x > 0 ? x : -x或if (x > 0) return x; else return -x;，这些方法可能会引入分支预测错误的开销，但也可能被编译器优化为条件传送指令，无分支。⁴
• 使用位运算或算术运算，如(x ^ (x >> 31)) - (x >> 31)或x * (1 - (x >> 31) << 1)，这些方法可以避免分支，但也可能引入其他开销，如移位、异或、乘法等。⁵
• 使用浮点数的特性，如将符号位清零，这种方法只适用于IEEE 754标准的浮点数，并且需要类型转换或联合体等技巧。⁶

要确定哪种方法最快，最好是在目标平台上进行实际的测试和比较，并考虑数据分布、编译器优化、缓存效果等因素。

¹: inline vs __inline vs inline vs __forceinline? - Stack Overflow
²: How to #define __forceinline inline? - Stack Overflow
³: abs(3) - Linux manual page
⁴: C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎
⁵: C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎
⁶: C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎

---

源: 与必应的对话， 2023/7/18
(1) inline vs __inline vs inline vs __forceinline? - Stack Overflow. https://stackoverflow.com/questions/2765164/inline-vs-inline-vs-inline-vs-forceinline.
(2) gcc - How to #define __forceinline inline? - Stack Overflow. https://stackoverflow.com/questions/8897791/how-to-define-forceinline-inline.
(3) __forceinline 内联函数_残月飞雪的博客-CSDN博客. https://blog.csdn.net/majinlei121/article/details/46118749.
(4) 1.1.2 Java @ForceInline 注解用法_扶朕去网吧的博客-CSDN博客. https://blog.csdn.net/pxg943055021/article/details/125430078.
(5) C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/23536224.
(6) Excel计算数值绝对值的2种操作方法 - 知乎 - 知乎专栏. https://zhuanlan.zhihu.com/p/557463959.
(7) inline vs __inline vs inline vs __forceinline? - Stack Overflow. https://stackoverflow.com/questions/2765164/inline-vs-inline-vs-inline-vs-forceinline.
(8) gcc - How to #define __forceinline inline? - Stack Overflow. https://stackoverflow.com/questions/8897791/how-to-define-forceinline-inline.
(9) C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/23536224.
(10) C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/23536224.
(11) C语言里求绝对值最快的办法是什么？ - 知乎. https://www.zhihu.com/question/23536224.
(12) Excel表格中怎么使用公式快速求数值的绝对值? - 脚本之家. https://www.jb51.net/office/excel/502432.html.
(13) undefined. http://msdn.microsoft.com/en-us/library/z8y1yy88%28VS.71%29.aspx.