经典的乘法累加运算是a = a + b*c。但我目前想知道是否存在允许在 1 个时钟周期内对整数执行以下操作的指令：(a 和 b 是无符号 64 位整数：unsigned long long int
a = a*2-1
a = a*2+b
目前，我使用：
a *= 2
--a
对于第一个和
a *= 2
a += b
对于第二个。而且我认为每个指令在 ASM 中都转换为 2 条指令。但是有没有办法改用 1 条 ASM 指令(以及英特尔 CPU 上的哪个指令集扩展(？
(我搜索它，因为我做了数十亿次此操作(
-
对于英特尔 CPU，请参阅
LEA指令。它可以在一个指令中完成你的两个任务(虽然不确定周期(。(例如。LEA EAX, [EAX*2+EBX](。请注意，这并不是一个乘法加法，因此它的名字很有趣(加载有效地址(。 -
在 C 和 C++ 中，你不应该打扰。编译器会做它认为最好的事情，你可能会阻碍它的努力。我会和老
a = a*2-1住在一起。
PS：如果您认为某些内容被翻译为两个指令，那么没有什么比查看程序集更容易的了。那你就知道了。
有很多架构可以在单个指令中执行此类操作。例如，a*2 + b编译为
- x86-64 上的
lea eax, [rsi+rdi*2] -
add r0, r1, r0, lsl #1在 ARM 上 -
add w0, w1, w0, lsl 1在 ARM64 上 -
lda16 r0, r1[r0]在 xcore 上
编译器将适当地优化表达式。没有理由做诸如a *= 2; a += b之类的事情，这在许多情况下会降低可读性
您可以在编译器资源管理器上看到演示
但是，如果您仅仅因为执行此操作数十亿次就要求这样做，那么这本质上是一个 XY 问题，因为更改 C 版本不是正确的方法，并且减少指令数量并不是减少运行时的方式。您不按指令计数来衡量性能
现代 CPU 是超标量，并且某些指令是微编码的，因此单个复杂指令可能比可以并行执行的多个简单指令慢。编译器显然知道这一点，并且在编译时会考虑延迟。真正的解决方案是使用多线程和 SIMD
例如，Clang在AVX-512的主循环中发出以下指令
vpaddd zmm0, zmm0, zmm0 ; a *= 2
vpaddd zmm1, zmm1, zmm1
vpaddd zmm2, zmm2, zmm2
vpaddd zmm3, zmm3, zmm3
vpaddd zmm0, zmm0, zmmword ptr [rsi + 4*rdx] ; a += b
vpaddd zmm1, zmm1, zmmword ptr [rsi + 4*rdx + 64]
vpaddd zmm2, zmm2, zmmword ptr [rsi + 4*rdx + 128]
vpaddd zmm3, zmm3, zmmword ptr [rsi + 4*rdx + 192]
这涉及循环展开和自动矢量化。每条指令一次可以处理 16 个 32 位整数。当然，如果您使用 64 位int那么它一次只能"处理 8 个。此外，每个相同的指令都可以独立于其他指令完成，因此如果CPU有足够的执行端口，它可以并行添加64 int秒。这就是我们所说的"快">
GCC 在循环展开时通常不那么激进，并使用vpslld后跟vpaddd。但这仍然比标量版本更快。在带有霓虹灯的ARM上，您可以看到使用了shl v0.4s, v0.4s, 1; add v0.4s, v0.4s, v1.4s。下面是编译器资源管理器演示链接
与多线程相结合，比您的"优化"快得多