为什么我们总是将常量声明为2的幂？

Question

我在其他代码中看到的大多数常数都是2的幂，即

#define SIZE 256

要么

public static final int SIZE = 2048;

是否有任何特殊原因我们这样做而不是

#define SIZE 257

?

Answer 1

2的幂是方便的，因为它们很好地映射到硬件中的底层约束。

如：

对于标志，2的幂始终具有单个位集。所以像MY_FLAG_1 | MY_FLAG_2 | MY_FLAG_3 | ...这样的东西只能使用2的幂。同样用&测试标志。

对于缓冲区大小等，它也可以选择最接近的2的较大功率。

Answer 2

一个很好的理由是bitmasking。例如，如果使用常量来表示对象（或其他任何东西）的属性，则可以通过位掩码将许多属性保存到单个整数中，并在以后标识各个属性。非常适合在数据库中保存许多“标志”。

Answer 3

内存通常以操作系统的页面大小的倍数分配，并且在许多情况下，排列事物以准确地适合页面（为了不浪费内存）是有用的。这取决于具体的分配例程，这是否真的有帮助;例如如果有一个隐式标题，那么大小为2的幂实际上可能会受到伤害。

Answer 4

当谈到阵列大小时，我怀疑有两个原因可以解释为什么两个人的权力受到青睐。其中一个 - 正如这里的几个回复所证明的那样 - 那些不知道“幕后”发生了什么的程序员似乎普遍认为使用2的幂可能会更有效。另一个是（现在主要是历史）与循环缓冲区有关。

使用掩码可以在读取和写入索引（或指针）上更容易和更快地处理2的幂的循环缓冲区，而不是使用通常较慢的模运算或使用需要分支的条件。这在旧机器上至关重要，但对于传输大量数据仍然很重要 - 例如图形处理

例如，在C中，可以通过以下方式获得可在循环缓冲区中读取的字节数：

pending = (SIZE + wr - rd) & (SIZE - 1);

如果不使用2的幂，那么等价物将是：

pending = (SIZE + wr - rd) % (SIZE - 1);

在没有实现除法/模数指令的机器上，很少“％”可能需要几百个周期，所以你需要这样的东西：

if (wr >= rd)
    pending = wr - rd;
else
    pending = (SIZE + wr) - rd;

这会使代码混乱并导致分支，从而导致指令流失。

写入缓冲区就像是

buf[wr++] = x;
if (wr == SIZE)
    rd = 0;

成为（通常）更有效：

buf[wr++] = x;
wr &= SIZE-1;

当然，如果您使用无符号8位变量来索引256个条目数组，那么您甚至不需要进行屏蔽。

Answer 5

我们的变量大小是2（1,2,4或8字节）的幂。计算机在这些边界上工作很舒服。在过去，我们习惯于仔细填充结构以使代码更快，有时使指针算法更容易。

如果您可以选择256到257之间的大小，那么我们选择256.一个原因是调试。当您查看内存或文件时，调试器或hex文件查看器将以2的幂为单位显示数据。

这是一个显示每行16个字节的组，每组4个。

（来源：wikimedia.org）

对于标志，我们使它们的幂为2，因此我们可以在一个变量中分别处理它们，而不是在许多变量或数组中。

所以他们都可以或者来自同一个变量。

bits |= 8;       //00000100
bits |= 32;      //00010000

//bits is now 40   00010100

bits &= 32;      //00010000

//bits is now 32   00010000

许多程序员会用十六进制而不是十进制来编写数字，这样就可以更容易地看到单个位发生了什么。

Answer 6

没有太多理由真的。由于结构化和堆栈中的变量对齐，三个字节的数组可能在内存中占用4或8个字节。我认为这感觉很好。

由于堆内部结构的开销，从堆中分配整数页可能无法有效地工作。分配4096字节（32位Windows机器的1页）可能导致分配4104字节或更多。

如果常量是标志，则故事非常不同。具有位标志通常比某些基数中不是2的幂的标志更有效。

Answer 7

使用二进制计算机，可以方便地使用基于标准的binary multiples，如Mebibyte（或Kibi，Gibi，Tebi ......）。这些2个数字的力量在Octal或Hex符号中看起来也不错。

Answer 8

通常通过将芯片上的“单元”数量增加四倍来向存储器芯片添加更多位。两倍宽，两倍长，四倍的记忆（除了“细胞”之间的较小距离）。

此外，使用单个移位比使用添加连续移位的通用复制算法更容易，这取决于是否设置了特定位。 OpenGL因需要两种尺寸的纹理来访问特定的扫描线而闻名。

Answer 9

因为计算机内存与0/1是二进制系统一起工作。