如何将一个巨大的头部分配数组设置为特定的浮点数 C++

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何将一个巨大的头部分配数组设置为特定的浮点数 C++

【英文标题】：How to set a huge head allocate array as specific float number C++

【发布时间】：2020-06-10 13:39:43

【问题描述】：

首先，我使用英特尔数学内核库 API 分配了一个巨大的块内存。之后，我想将此数组设置为特定值，例如 1234.5678。我打算用void* memset( void* dest, int ch, std::size_t count );函数，但是这个函数好像只能设置int值。我可以使用简单的 for 循环来解决这个问题。但是，我认为使用for loop 为这么大的块设置初始值并不是很有效。所以我的问题是

我还有其他方法可以在不使用for loop 的情况下初始化如此巨大的块内存吗？

【问题讨论】：

为了确保我理解，您想将 每个数组元素 的值设置为 1234.5678 吗？如果是这样，您可能需要使用 std::fill 或 std::fill_n

为什么你认为 for 循环会低效。您是否尝试过并发现它太慢了？编译器非常擅长优化您编写的代码。基本上首选应该是写最直接的代码，让编译器为你做优化。

@john 如果要将值设置为某个整数，可以比较 memset 和 for 循环之间的性能。你会发现位操作要快得多。更重要的是，如果你使用for循环，你必须支付检查终止条件的成本。所以我只是想看看是否有其他方法可以做到这一点。

@CoryKramer 我认为这两个函数只适用于定义迭代器的包含。

@Sean 好吧，你说它是一个数组。语言指定了数组的迭代器。它是一个指针。

【参考方案1】：

您可以使用std::fill_n 为数组的每个值分配一个值

#include <algorithm>

std::fill_n(data, count, 1234.5678);

请注意，即使您使用原始 for 循环，许多编译器也会生成相同的代码

for (std::size_t i = 0; i < count; ++i)

    data[i] = 1234.5678;

参见这个Compiler Explorer 示例，以上两种情况都会生成相同的汇编代码

void fill_a(double *,unsigned __int64) PROC                         ; fill_a
$LN14:
        sub     rsp, 8
        test    rdx, rdx
        je      SHORT $LN6@fill_a
        mov     QWORD PTR [rsp], rdi
        mov     rax, 4653144502051863213      ; 40934a456d5cfaadH
        mov     rdi, rcx
        mov     rcx, rdx
        rep stosq
        mov     rdi, QWORD PTR [rsp]
$LN6@fill_a:
        add     rsp, 8
        ret     0

【讨论】：

我使用mkl分配内存，我认为不应该有迭代器。

@Sean 只要你有（或可以转换为）double*，是一个迭代器

【参考方案2】：

我打算使用 void* memset( void* dest, int ch, std::size_t count );函数，不过好像这个函数只能设置int值。

您实际上可以使用 memset 来设置 floats¹ 的值，或者实际上是任何可简单复制的类型。 int ch 只是将被复制到数据上的字节的值。

但这确实意味着您不能使用 memset 为多字节类型设置任意值，因为所有字节都会重复。例如，您可以将整数设置为 0，即四个 0 字节，或者将一个四字节整数设置为 4369，即四个 1 字节。

如果是符合 32 位 IEEE 754 的浮点数，您可以将 memset 设置为值 785.066650391F，例如，这样做：std::memset(ptr, count * sizeof(float), 0x44)。这是因为该特定数字由四个重复的 0x44 字节组成。

具体值，例如 1234.5678

这个特定的值不包含重复的字节，所以不能用memset创建。

我可以使用简单的for循环来解决这个问题

正确。

但是，我认为使用for循环为这么大的块设置初始值并不是很有效

您可能会惊讶地发现编译器在优化循环方面有多出色。有时他们用调用 memset 替换循环（当它有相同的结果时）；其他时候，它们会产生比调用 memset 更快的代码（好吧，至少在理论上。编译器也知道 memset 的作用，并且还可以用从循环中生成的内联代码替换对它的调用，如果它认为它可能会更快）。

但是，您不需要自己编写循环。正如Cory Kramer 所示，标准库对此有一个算法。

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¹ 需要注意的是语言标准没有指定浮点类型的位表示，因此结果值在技术上可能是无意义的，甚至是陷阱表示。另一方面，IEEE 754 相当普遍，您可以根据用例依赖它。