快速浮点到整数转换（截断）

Question

我正在寻找一种以快速且可移植（IEEE 754）的方式将

float

截断为

int

的方法。原因是因为在这个函数中 50% 的时间都花在了强制转换上：

float fm_sinf(float x) {
    const float a =  0.00735246819687011731341356165096815f;
    const float b = -0.16528911397014738207016302002888890f;
    const float c =  0.99969198629596757779830113868360584f;

    float r, x2;
    int k;

    /* bring x in range */
    k = (int) (F_1_PI * x + copysignf(0.5f, x)); /* <-- 50% of time is spent in cast */

    x -= k * F_PI;

    /* if x is in an odd pi count we must flip */
    r = 1 - 2 * (k & 1); /* trick for r = (k % 2) == 0 ? 1 : -1; */

    x2 = x * x;

    return r * x*(c + x2*(b + a*x2));
}

Answer 1

float->int 转换的缓慢主要发生在 x86 上使用 x87 FPU 指令时。为了进行截断，需要将 FPU 控制字中的舍入模式更改为舍入到零并返回，这往往非常慢。

当使用 SSE 而不是 x87 指令时，可以在不更改控制字的情况下进行截断。您可以使用编译器选项（如 GCC 中的

-mfpmath=sse -msse -msse2

）或将代码编译为 64 位来完成此操作。

SSE3指令集有

FISTTP

指令可以在不改变控制字的情况下转换为带截断的整数。如果指示采用 SSE3，编译器可能会生成此指令。

或者，C99

lrint()

函数将使用当前舍入模式转换为整数（舍入到最接近的值，除非您更改它）。如果删除

copysignf

术语，则可以使用此选项。不幸的是，十几年过去了，这个功能仍然没有普及。

Answer 2

我发现了 Sree Kotay 的快速截断方法，它提供了我所需要的优化。

Answer 3

为了可移植，您必须添加一些指令并学习几种汇编语言，但理论上您可以使用一些内联汇编将浮点寄存器的部分移动到 eax/rax ebx/rbx 中并手动转换您需要的内容，浮点规范虽然是一个痛苦的屁股，但我非常确定，如果你用汇编来完成它，你会更快，因为你的需求非常具体，并且系统方法可能更通用并且对于你的目的来说效率较低

Answer 4

您可以通过使用

frexpf

来获取尾数和指数，从而完全跳过到 int 的转换，并在适当的位位置（使用指数计算）检查原始尾数（使用

union

）以确定（象限相关）

r

.