Wie kann die Konvertierung von vorzeichenlosen Ganzzahlen die Prüfung des Ganzzahlbereichs optimieren?

Bestimmen der Einbeziehung ganzzahliger Bereiche mit erhöhter Effizienz

Die Bestimmung, ob eine ganze Zahl innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, ist für zahlreiche Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Traditionell umfasst der Ansatz den Vergleich der Ganzzahl mit den Bereichsgrenzen unter Verwendung logischer Operatoren (z. B. >= und <=). Es ist jedoch eine optimierte Technik entstanden, die die Konvertierung vorzeichenloser Ganzzahlen und einen einzelnen Vergleich nutzt.

Bedenken Sie den Codeausschnitt:

if ((unsigned)(number - lower) < (upper - lower))
    in_range(number);

Hier wird die Ganzzahl mithilfe von in einen vorzeichenlosen Typ konvertiert (unsignierte) Besetzung. Diese Konvertierung dreht das Vorzeichenbit um, wenn die Zahl negativ ist, und übersetzt im Wesentlichen die Ganzzahllinie in den Ursprung der Zahlenlinie.

Der Begriff (oben – unten) stellt die Bereichsdifferenz dar. Wenn er außerhalb von Schleifen berechnet wird, wird er zu einem konstanten Wert, wodurch die Ausführungsgeschwindigkeit weiter optimiert wird.

Die wichtigste Erkenntnis liegt in der Behandlung vorzeichenloser Ganzzahlen. Negative Werte werden, wenn sie als vorzeichenlos interpretiert werden, größer als positive Werte. Wenn also (unsigned)(number - Lower) als negativ ausgewertet wird, liegt die Zahl unterhalb des Lower. Wenn die Auswertung umgekehrt größer als (oben - unten) ist, übersteigt die Zahl den oberen Wert.

Diese Methode bietet mehrere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Ansatz:

• Reduzierte Verzweigungsanweisungen, verbesserte Verzweigungsvorhersage
• Eliminierung unnötiger Vergleiche
• Konstante Reichweitendifferenz Berechnung

In realen Szenarien kann diese Optimierung zu erheblichen Leistungssteigerungen führen, wie die im bereitgestellten aktualisierten Code beobachtete Beschleunigung zeigt. Der verbesserte Code schränkt effektiv Pixel innerhalb eines Kreises innerhalb eines Quadrats ein, eine übliche Operation bei Box-Unschärfefunktionen.

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