std::bitset<N>::count vs __builtin_popcount

Posted 2023-02-17

【中文标题】std::bitset<N>::count vs __builtin_popcount

【英文标题】：

【发布时间】：2020-02-11 09:44:21

【问题描述】：

比较以下两个表达式

std::bitset<8>(5).count()
__builtin_popcount(5)

哪个更好？

【问题讨论】：

我从来没有听说过第二个，所以在这方面，标准的。另外std::bitset 保证可移植性和行为

“哪个更好？” 依据什么标准？正如@Tas 已经提到的，标准的是可移植的。

什么是“更好”？表现？可移植性？保证行为？

【参考方案1】：

根据 godbolt，bitset 和 popcount 在最新的 g++ 上产生相同的 asm 输出。但是，正如 cmets 中所述，__builtin_popcount 是 gcc 扩展，在 x86 以外的其他编译器和其他体系结构上均不可用。因此，bitset 选项显然更好。

【讨论】：

我会说那是 K.O. popcount 的标准。但此外，popcount one 仅限于 unsigned int，即。 e.通常是 32 位（有时甚至只有 16 位），而从 C++11 开始，bitset 接受 unsigned long long，允许（至少）64 位（好的，我们也可以使用移位和多次调用 popcount，但这很简单不那么好......）。

【参考方案2】：

int  __builtin_popcount(unsigned int);

是 GCC 的内置函数，而 std::bitset<N>::count 是 C++ 标准。

两个函数做同样的事情：返回设置为true的位数。

你应该使用什么？

总是倾向于使用 C++ 标准的函数，因为其他编译器不支持 __builtin_popcount 函数。

更新

如果您看一下 Google Benchmark 工具所做的统计数据：

#include <bitset>

static void GccBuiltInPopCount(benchmark::State& state) 
    for (auto _ : state) 
        __builtin_popcount(5);
    


BENCHMARK(GccBuiltInPopCount);

static void StdBitsetCount(benchmark::State& state) 
    for (auto _ : state) 
        std::bitset<8>(5).count();
    


BENCHMARK(StdBitsetCount);

使用 GCC 9.2 和标志 -std=c++2a -O3，GCC 内置函数比 std::bitset<N>::count() 函数慢 10%，但由于两个函数的 ASM 输出相同，因此基准测试的差异可能是由于其他因素。

【讨论】：

考虑到两个来源产生相同的代码，请参阅 Denis 的 answer，我倾向于假设其他因素导致的运行时差异......

@Aconcagua 实际上，-02 产生相同的 asm 输出，但 -03 不是

尝试了上面的两个链接并更改为-O3，仍然相同。也许不在代码中使用返回值对优化有一些影响？我可以想象，在第二个示例中，对 __popcountdi2 的汇编调用只是被丢弃了，因为无论如何都没有使用该值。

@Aconcagua 是的，这可能是原因。无论如何，我会注意到基准的差异可能是由于其他因素造成的。推荐还是一样：std::bitset<N>::count()

完全同意该建议；不过，我会限定更强大的原因：即使 如果 我们会发现扩展更快，我们应该更喜欢标准，除非我们在 profiling 期间发现标准成为我们应用程序时间关键部分的瓶颈......

【参考方案3】：

当你不知道std::bitset<N>::count中N的值时，我认为第二个更好

更新： 你可以试试std::popcount