求高效的基础运算库~~~

yxyxyx1700

本人新手，请问VC++下有没有比math.h库更加高效的基础运算库，或者对pow、log、sin、cos、sqrt等函数的优化方法~~(只考虑一般情况即可，不需要考虑大数及高精度)，请各位高手赐教！！！万分感谢！！！

liangbch

这些数学函数的实现是通过CPU/FPU指令实现的，已经非常快了，应该能够满足绝大多数需要,而楼主似乎对其性能不满意却又提到不考虑高精度和大数，这就让人搞不懂了。个人认为就double精度而言，这些函数很难有实质的改进了，任何算法的实现都应该快不过CPU指令。

sielw

弱弱问一句，哪里能看到math.c？

liangbch

2# liangbch 刚才写了一个程序，对VC6中的数学函数的性能进行了测试。结果如下，我的CPU是Intel E8500, CPU频率是3.16GH sqrt() 花费时间约4.3 CPU 周期 sin() 花费时间约13 CPU周期 log() 花费时间约10 CPU周期

liangbch

这里贴出所有的代码，注意，需要修改 CPU_FREQ的定义，使得它的值和你的CPU一致。 编译环境为VC6.0

2. #include <stdio.h>
3. #include <stdlib.h>
4. #include <math.h>
5. #include <windows.h>
7. #define PI 3.1415926535897932384626433832795
8. #define DATA_COUNT 1000
9. #define CPU_FREQ (3.16e9) //CPU frequency, need always change this definition for match your CPU
11. typedef double ( *lpfn_math )(double);
13. unsigned __int64 s_u64Frequency = 1;
14. unsigned __int64 s_u64Start, s_u64End;
16. double data[DATA_COUNT];
17. double result[DATA_COUNT];
19. void testFun( const lpfn_math pFun,
20. const char* lpszFunName,
21. const int testTimes )
22. {
24. int i,j;
25. double t;
26. double ns;
28. QueryPerformanceFrequency((LARGE_INTEGER *)&s_u64Frequency );
30. printf( "\nTest function: %s() %u times\n",
31. lpszFunName, testTimes*DATA_COUNT );
33. QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER *)&s_u64Start );
34. for (i=0;i<testTimes;i++)
35. {
36. for (j=0;j<DATA_COUNT;j++)
37. {
38. result[j]=pFun(data[j]);
39. }
40. }
41. QueryPerformanceCounter((LARGE_INTEGER *)&s_u64End );
43. t = (double)(( s_u64End - s_u64Start ) / (double) s_u64Frequency );
44. printf( "Elapsed time: %d ms\n", (int)(t*1000));
46. ns=(t * 1e9) /(double)(DATA_COUNT *testTimes); //calc the time of one sqrt function call in nanosecond
47. printf("%s() spend %f ns\n", lpszFunName,ns );
48. printf("%s() spend %f cpu cycle\n", lpszFunName, (ns*1e9)/CPU_FREQ);
49. }
51. void test_sqrt()
52. {
53. int c,n1,n2;
54. c=0;
55. while (c<DATA_COUNT)
56. {
57. n1=rand();
58. n2=rand();
59. if (n1!=0 && n2!=0)
60. {
61. data[c]=double(n1) / double(n2);
62. c++;
63. }
64. }
65. testFun( sqrt,"sqrt",1000);
66. }
68. void test_sine()
69. {
70. int c,n;
71. c=0;
72. while (c<DATA_COUNT)
73. {
74. n=(rand() % 1000)+1;
75. data[c]=double(n) / 1000.00 * PI * 0.5; //data[c] is i/1000*PI/2, i=1..1000
76. c++;
77. }
78. testFun(sin,"sin",1000);
79. }
81. void test_log()
82. {
83. int c,n1,n2;
84. c=0;
85. while (c<DATA_COUNT)
86. {
87. n1=(rand() % 1000)+1;
88. n2=rand() % 1000;
89. data[c]=double(n1) + double(n2) * 0.001; //data[ i ] always between 1.000 to 1000.999
90. c++;
91. }
92. testFun( log,"log",1000);
93. }
95. int main(int argc, char* argv[])
96. {
97. test_sqrt();
98. test_sine();
99. test_log();
100. return 0;
101. }

复制代码

gxqcn

2# liangbch 刚才写了一个程序，对VC6中的数学函数的性能进行了测试。结果如下，我的CPU是Intel E8500, CPU频率是3.16GH sqrt() 花费时间约4.3 CPU 周期 sin() 花费时间约13 CPU周期 log() 花费时间约10 CPU周 ... liangbch 发表于 2012-2-13 13:35

感觉比我想象的快多了，我原本以为它们都得耗上百余个指令周期呢。

liangbch

很不幸，VC6中没有数学函数的源代码，即使在安装了VC是选择 VC++ Runtime Libraries ->CRT Source Code 也是如此。我能够在调试时进入其他库函数的源文件，如memset,但是不能进入数学函数所在的源文件。搜索CRT源码目录,仅仅找到2个导入库的定义文件，见下。 C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\CRT\SRC\Intel\_SAMPLD_.DEF C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\CRT\SRC\Intel\_SAMPLE_.DEF

G-Spider

查看了一下，msvcrt.dll 和 相关的LIBC.LIB 库，以上函数还是对fsqrt , fsin ,fcos 的封装。 不知是否还有用到其它库函数。

1. _sqrt:
3. var_4 = word ptr -4
4. arg_0 = dword ptr 4
5. arg_4 = dword ptr 8
7. lea edx, [esp+arg_0]
8. call __fload_withFB
10. loc_77C1D52D:
11. push edx
12. fstcw [esp+4+var_4]
13. mov eax, [esp+4+arg_4]
14. jz short loc_77C1D589
15. cmp [esp+4+var_4], 27Fh
16. jz short loc_77C1D545
17. call __load_CW
19. loc_77C1D545:
20. test eax, 80000000h
21. jnz short loc_77C1D56B
22. fsqrt
24. ....
26. ;=======================================
29. __fload_withFB:
31. var_A = tbyte ptr -0Ah
33. mov eax, [edx+4]
34. and eax, 7FF00000h
35. cmp eax, 7FF00000h
36. jz short loc_77C20C37
37. fld qword ptr [edx]
38. retn
39. ; --------------------------------
41. loc_77C20C37:
42. mov eax, [edx+4]
43. sub esp, 0Ah
44. or eax, 7FFF0000h
45. mov dword ptr [esp+0Ah+var_A+6], eax
46. mov eax, [edx+4]
47. mov ecx, [edx]
48. shld eax, ecx, 0Bh
49. shl ecx, 0Bh
50. mov [esp+4], eax
51. mov dword ptr [esp+0Ah+var_A], ecx
52. fld [esp+0Ah+var_A]
53. add esp, 0Ah
54. test eax, 0
55. mov eax, [edx+4]
56. retn
57. __fload_withFB endp

复制代码

liangbch

关于求浮点数（单精度和双精度）的平方根，下面的文章值得一看，它利用IEEE754浮点数的格式，直接求出一个比较好的初值，然后使用牛顿迭代求精。 http://ilab.usc.edu/wiki/index.php/Fast_Square_Root

wayne

在 Android 源码目录的 bionic/libm/src路径下找到 平方根的实现e_sqrt.c： 感兴趣的可以看看： e_sqrt.c (14.1 KB, 下载次数: 1)

2012-2-15 11:39 上传

点击文件名下载附件