0.033秒的艺术 --- Know How System.Math Works

本文主要是介绍0.033秒的艺术 --- Know How System.Math Works，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

0.033秒的艺术 --- Know How System.Math Works

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     在对.net程序进行调试或者性能测试时，常常需要查看生成的IL代码，但仅仅有IL代码还是不够的，有时我们还希望查看CLR生成的最终asm代码。在VS里，可以非常方便的查看最终的asm代码：当程序执行到断点时，在代码窗口右键选择Go To Disassemble就可以。但是，当通过VS Debug程序时，为了方便调试，CLR通常不会生成最优化的代码。所以为了得到实际运行时的asm代码，还必须做以下设置：

1，在Release模式下编译代码；
2. 打开工程属性窗口，选择”Build”页面--- “Advanced”，弹出窗口的“Debug Info”项设置为”pdb-only”。
3. 打开Tools => Options => Debugging => General，保证Suppress JIT optimization on module load和Enable Just My Code处于未选中状态。
    可以在这里找到关于配置的更多资料。

      我对.net 数学库做了一系列测试，结果可谓喜忧参半。当然，不同机器上可能得到不同的asm代码，以下是我的测试配置：intel Q6600 + .net framework 3.5 sp1。下面就来看看System.Math下个函数的性能。测试代码如下：

array[i] = Math.XXX(array[i]);

1. Math.Sqrt, Math.Sin, Math.Cos是所能期望的最理想实现，三个函数分别直接映射为fsqrt, fsin和fcos三条浮点汇编指令，可以认为这3个函数与汇编代码的效率一样。
array[i] = Math.Sqrt(array[i]); 00000092 fild dword ptr [eax+edx*4+8] 00000096 fsqrt 00000098 fstp qword ptr [ebx+edx*8+8] array[i] = Math.Sin(array[i]); 00000092 fild dword ptr [eax+edx*4+8] 00000096 fsin 00000098 fstp qword ptr [ebx+edx*8+8]

2. Math.Asin, Math.Acos, Math.Tan, Math.Atan, Math.floor, Math.Cell, Math.Log,Math.Exp,Math.Floor,Math.Pow,Math.Round以及其他所有以h结尾的三角函数：非常不幸，即使是在Disassemble下，也无法看到这些函数的实现(或者说我不知道怎么看-_-)。唯一可以知道的是算法并没有inline。查看这几个函数的IL代码，可以发现它们都被标记为” cil managed internalcall”。MS所有文档中对这个标记的解释都非常少。因此只能假设MS对于这几个函数的调用做了特别优化。
array[i] = Math.Floor(array[i]); 0000008b fld qword ptr [ebx+esi*8+8] 0000008f sub esp,8 00000092 fstp qword ptr [esp] 00000095 call 76BD8168 //the managed internalcall 0000009a fstp qword ptr [ebx+esi*8+8] //IL code for Math.Tan() .method public hidebysig static float64 Tan(float64 a) cil managed internalcall { }

3. Math.Abs. 这个函数比较特别，参数类型不同，所生成的代码也不同。对于浮点数来说，将会直接映射为浮点汇编指令fabs。对于int，却出乎意料的复杂。代码会想检查参数是否为负数，如果是，则需要进一步调用函数System.Math.AbsHelper，这是Math类的一个私有方法，它会进一步检查数据是否会溢出。如果不考虑安全性，自己编写一个简单的整数绝对值表达式要高效很多：
//asm code for Math.Abs(float/double) 00000086 fld qword ptr [ebx+edx*8+8] 0000008a fabs 0000008c fstp qword ptr [ebx+edx*8+8] //asm code for Math.Abs(integer) 0000008e mov ecx,dword ptr [eax+esi*4+8] 00000092 test ecx,ecx 00000094 jl 0000009A 00000096 mov eax,ecx 00000098 jmp 0000009F 0000009a call 75F1E728 //call Math.AbsHelper if integer is a negative number 0000009f mov dword ptr [ebp-24h],eax 000000a2 fild dword ptr [ebp-24h] 000000a5 cmp esi,dword ptr [ebx+4] 000000a8 jae 00000286 000000ae fstp qword ptr [ebx+esi*8+8] //asm code for Math.AbsHelper 00000000 push ebp 00000001 mov ebp,esp 00000003 push eax 00000004 cmp ecx,80000000h 0000000a je 00725A00 00000010 neg ecx 00000012 mov eax,ecx 00000014 mov esp,ebp 00000016 pop ebp 00000017 ret //return if no overflow occurred 00000018 mov ecx,7994E990h 0000001d call FF83A548 00000022 mov dword ptr [ebp-4],eax 00000025 mov edx,790C1000h 0000002a mov ecx,70005A82h 0000002f call FF83A598 00000034 mov ecx,eax 00000036 call FF8641C8 0000003b mov edx,eax 0000003d mov ecx,dword ptr [ebp-4] 00000040 call FFDCD44C 00000045 mov ecx,dword ptr [ebp-4] 00000048 call FF83A5B0 0000004d int 3 //optimized unsafe abs: static public int FastAbs(int a) { return (a >= 0) ? a : -a; } //asm code for unsafe abs which is inlined 00000091 mov eax,dword ptr [ebx+ecx*4+8] 00000095 test eax,eax 00000097 jge 0000009D 00000099 neg eax 0000009b jmp 0000009D 0000009d cmp ecx,edx 0000009f jae 00000296 000000a5 mov dword ptr [ebx+ecx*4+8],eax

4. Math.Max, Math.Min则是用最普通托管语言编写的代码，没有特别优化，但这2个方法是inline的。

 

 ps: csdn的blog太烂，想搬家了:(

 

这篇关于0.033秒的艺术 --- Know How System.Math Works的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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