关于uint_fast*_t系列类型的C标准尚不清楚。在gcc-4.4.4 linux x86_64系统上，类型uint_fast16_t和uint_fast32_t的大小都是8个字节。但是，8字节数的乘法似乎比4字节数的乘法慢得多。以下代码演示了：
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>
int
main ()
{
uint_least16_t p, x;
int count;
p = 1;
for (count = 100000; count != 0; --count)
for (x = 1; x != 50000; ++x)
p*= x;
printf("%"PRIuLEAST16, p);
return 0;
}
我得到了在程序上运行time命令
real 0m7.606s
user 0m7.557s
sys 0m0.019s
如果我将类型更改为uint_fast16_t（和printf修饰符），则时间变为
real 0m12.609s
user 0m12.593s
sys 0m0.009s
那么，如果stdint.h标头将uint_fast16_t（以及uint_fast32_t）定义为4字节类型，那会不会更好？
AFAIK编译器仅定义自己的(u)int_(fast/least)XX_t类型版本（如果这些类型尚未由系统定义）。这是因为在单个系统上的所有库/二进制文件中同等定义这些类型非常重要。否则，如果不同的编译器会以不同的方式定义这些类型，那么使用CompilerA构建的库可能具有与使用CompilerB构建的二进制文件不同的uint_fast32_t类型，但是这个二进制文件仍然可以链接到库;没有正式的标准要求，系统的所有可执行代码都必须由同一个编译器构建（实际上在某些系统上，例如Windows，代码已由各种不同的编译器编译是很常见的）。如果现在这个二进制文件调用库的一个函数，事情就会破裂！
所以问题是：这里真的是GCC定义uint_fast16_t，还是实际上是Linux（我的意思是这里的内核），甚至可能是标准C Lib（大多数情况下是glibc），它定义了那些类型？因为如果Linux或glibc定义了这些，那么建立在该系统上的GCC别无选择，只能采用它们已经建立的任何约定。对于所有其他可变宽度类型也是如此：char，short，int，long，long long;所有这些类型在C标准中只有最小保证位宽（对于int，它实际上是16位，因此在int为32位的平台上，它已经比标准要求的大得多）。
除此之外，我实际上想知道你的CPU /编译器/系统有什么问题。在我的系统上，64位乘法与32位乘法同样快。我修改了你的代码来测试16位，32位和64位：
#include <time.h>
#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#define RUNS 100000
#define TEST(type) \
static type test ## type () \
{ \
int count; \
type p, x; \
\
p = 1; \
for (count = RUNS; count != 0; count--) { \
for (x = 1; x != 50000; x++) { \
p *= x; \
} \
} \
return p; \
}
TEST(uint16_t)
TEST(uint32_t)
TEST(uint64_t)
#define CLOCK_TO_SEC(clock) ((double)clockTime / CLOCKS_PER_SEC)
#define RUN_TEST(type) \
{ \
clock_t clockTime; \
unsigned long long result; \
\
clockTime = clock(); \
result = test ## type (); \
clockTime = clock() - clockTime; \
printf("Test %s took %2.4f s. (%llu)\n", \
#type, CLOCK_TO_SEC(clockTime), result \
); \
}
int main ()
{
RUN_TEST(uint16_t)
RUN_TEST(uint32_t)
RUN_TEST(uint64_t)
return 0;
}
使用未经优化的代码（-O0），我得到：
Test uint16_t took 13.6286 s. (0)
Test uint32_t took 12.5881 s. (0)
Test uint64_t took 12.6006 s. (0)
使用优化代码（-O3），我得到：
Test uint16_t took 13.6385 s. (0)
Test uint32_t took 4.5455 s. (0)
Test uint64_t took 4.5382 s. (0)
第二个输出非常有趣。 @R ..在上面的评论中写道：
在x86_64上，32位算术不应该比64位算术周期慢。
第二个输出显示32/16位算术不能说同样的事情。即使我的x86 CPU本身可以执行16位运算，32位算术在32/64位CPU上也会明显变慢;与其他一些CPU不同，例如PPC，它只能执行32位算术。但是，这似乎只适用于我的CPU上的乘法，当更改代码进行加/减/除时，16和32位之间没有明显的差别。
以上结果来自英特尔酷睿i7（2.66 GHz），但如果有人感兴趣，我也可以在英特尔酷睿2双核处理器（旧一代CPU）和摩托罗拉PowerPC G4上运行此基准测试。
我认为这样的设计决策并不容易。这取决于很多因素。目前我不把你的实验作为结论，见下文。
首先，没有像快速应该意味着什么的单一概念。在这里你强调了乘法，这只是一个特定的观点。
然后x86_64是架构而不是处理器。因此，对于该系列中的不同处理器，结果可能会大不相同。我不认为gcc会有类型决定取决于为给定处理器优化的特定命令行开关。
现在回到你的例子。我猜你还看过汇编代码？它是否使用SSE指令来实现您的代码？您是否打开了处理器特定选项，例如-march=native？
编辑：我对您的测试程序进行了一些实验，如果我完全保留它，我基本上可以重现您的测量。但是修改和玩弄它我更不相信它是决定性的。
例如，如果我也将内循环更改为向下，则汇编程序看起来几乎与之前相同（但使用递减和对0的测试）但执行大约多50％。所以我猜时间在很大程度上取决于您想要基准测试的指令环境，管道停滞等等。您必须使用不同性质的基准代码，其中指令在不同的上下文中发布，对齐问题和向量化发挥作用，以决定fast typedefs的适当类型。
运行时的实际性能是一个非常复杂的主题。有许多因素，包括Ram内存，硬盘，操作系统;还有许多处理器特有的怪癖。但这会给你一个艰难的过程：
N_fastX_t
N_leastX_t
乘法问题？
还要回答为什么较大的fastX变量在乘法中会变慢。原因是乘法的本质。 （类似于你在学校的想法）
http://en.wikipedia.org/wiki/Binary_multiplier
//Assuming 4bit int
0011 (3 in decimal)
x 0101 (5 in decimal)
======
0011 ("0011 x 0001")
0000- ("0011 x 0000")
0011-- ("0011 x 0001")
0000--- ("0011 x 0000")
=======
1111 (15 in decimal)
然而，重要的是要知道计算机是一个“逻辑白痴”。虽然对我们人类显而易见的是跳过尾随的零步骤。计算机仍然可以解决它（它更便宜然后有条不紊地检查然后再进行处理）。因此，这为相同值的较大尺寸变量创建了一个怪癖
//Assuming 8bit int
0000 0011 (3 in decimal)
x 0000 0101 (5 in decimal)
===========
0000 0011 ("0011 x 0001")
0 0000 000- ("0011 x 0000")
00 0000 11-- ("0011 x 0001")
000 0000 0--- ("0011 x 0000")
0000 0000 ---- (And the remainders of zeros)
-------------- (Will all be worked out)
==============
0000 1111 (15 in decimal)
虽然我没有在乘法过程中垃圾邮件中剩余的0x0加法。重要的是要注意计算机将“完成它们”。因此，较大的变量乘法与较小的变量相比需要更长的时间是很自然的。 （因此，尽可能避免乘法和除法总是好的）。
然而，这是第二个怪癖。它可能不适用于所有处理器。请务必注意，所有CPU操作都以CPU周期计算。在每个循环中，如上所述执行数十（或更多）这样的小添加操作。结果，8位加法可能花费与8位乘法相同的时间量等。由于各种优化和CPU特定的怪癖。
如果它关心你那么多。去参考英特尔：http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
另外提一下CPU与RAM
由于CPU已经超越了摩尔定律，比你的DDR3 RAM要快几倍。
这可能导致花费更多时间从ram查找变量然后CPU“计算”它的情况。这在长指针链中最为突出。
因此，大多数处理器上都存在CPU缓存，以减少“RAM查找”时间。它的用途仅限于特定情况（缓存行受益最多）。对于不适合的情况。注意RAM查找时间> CPU处理时间（不包括乘法/除法/一些怪癖）
是的，我认为这只是一个错误。不幸的是，你不能在不破坏ABI的情况下修复这样的错误，但这可能并不重要，因为几乎没有人（当然也没有我知道的库函数）实际上使用了*int_fast*_t类型。
仅仅因为我对快速整数类型感到好奇，我对一个真实的解析器进行了基准测试，在其语义部分中，它使用整数类型来索引数组和C ++ - 容器。它执行混合操作而不是简单循环，并且大多数程序不依赖于所选择的整数类型。实际上，对于我的特定数据，任何整数类型都可以。所以所有版本都产生相同的输出。
在装配级别有8种情况：大小为4，签名为2。必须将24个ISO C类型名称映射到八种基本类型。正如Jens已经声明的那样，“良好”的映射必须考虑特定的处理器和特定的代码。因此，在实践中，即使编译器编写者应该知道生成的代码，我们也不应期望完美的结果。
对该示例的许多运行进行了平均，使得运行时间的波动范围仅为最小给定数字的约2。对于此特定设置，结果为：
int16_t / uint16_t和int64_t / uint64_t之间没有运行时间差异。int8_t / uint8_t和int32_t / uint32_t，无符号版本分别快得多。编译器：g ++ 4.9.1，选项：-O3 mtune = generic -march = x86-64
CPU：Intel™Core™2 Duo E8400 @ 3.00GHz
映射
| |Integer| | |Sign|Size | Types | | |[bits] | | |:--:|------:|:-------------------------------------------------------------------:| | u | 8 | uint8_t uint_fast8_t uint_least8_t | | s | 8 | int8_t int_fast8_t int_least8_t | | u | 16 | uint16_t uint_least16_t | | s | 16 | int16_t int_least16_t | | u | 32 | uint32_t uint_least32_t | | s | 32 | int32_t int_least32_t | | u | 64 | uint64_t uint_fast16_t uint_fast32_t uint_fast64_t uint_least64_t | | s | 64 | int64_t int_fast16_t int_fast32_t int_fast64_t int_least64_t |
尺码和时间
| | Integer | | | | | | Sign | Size | text | data | bss | Time | | | [bits] | [bytes] |[bytes]|[bytes]| [ms] | |:----:|--------:|--------:| -----:|------:|--------:| | u | 8 | 1285801 | 3024 | 5704 | 407.61 | | s | 8 | 1285929 | 3032 | 5704 | 412.39 | | u | 16 | 1285833 | 3024 | 5704 | 408.81 | | s | 16 | 1286105 | 3040 | 5704 | 408.80 | | u | 32 | 1285609 | 3024 | 5704 | 406.78 | | s | 32 | 1285921 | 3032 | 5704 | 413.30 | | u | 64 | 1285557 | 3032 | 5704 | 410.12 | | s | 64 | 1285824 | 3048 | 5704 | 410.13 |