为什么 Math.abs 比 Math.round 花费的时间长得多？

Question

我知道 Math.abs() 和 Math.round() 是非常不同的函数，但我认为它们的效率相对相似。

console.time('round');
for (var i = 0; i < 100000; i++) {

  var a = Math.random() - 0.5;
  Math.round(a);
}
console.timeEnd('round');
console.time('abs');
for (var i = 0; i < 100000; i++) {

  var a = Math.random() - 0.5;
  Math.abs(a);
}
console.timeEnd('abs');

之前产生了这些结果：一轮：136.435ms 绝对值：4777.983 毫秒

谁能解释时间上的根本差异？

编辑：当我运行此处的代码片段时，我得到了更快的结果。大约 2 和 3 毫秒。为什么它会在不同的选项卡中获得如此高的时间？

谢谢！

Answer 1

我不确定你衡量的是你认为的自己

随机真的会因为缓存丢失而把事情搞砸。此外，您正在减去 0.5 这也是 FPU 操作，它比 abs 本身复杂得多。我不是 JAVA 编码员，但我希望 Math.abs(x) 是浮点数而不是整数运算（在 C/C++ 中，abs 是整数，fabs 是浮点数） .我会创建一个数组，在你的循环之前设置随机数，然后在你的循环中使用它
abs

abs只是符号位测试+非零尾数测试。如果实现包含早午餐，那么会严重减慢速度。幸运的是 float/double abs 实现不需要任何早午餐，您只需屏蔽符号位（因为尾数不在标准 IEEE 754 格式的 2'os 补码中）。
round

round 测试尾数的小数部分的 MSB 是否为 1，如果是，则应用整数增量。因此将目标位移为整数并提取 MSB 小数位。如果实现包含早午餐，那么可能会严重减慢速度但通常更快的是将 MSB 小数位提取到进位标志并使用 adc。这仍然比 abs 需要更多的工作，所以它应该更慢。
为什么结果是这样？

您的 implementation/platform 使用的是 FPU 还是软件仿真？在 FPU 上，两个操作的复杂度几乎相同（因为与 FPU 通信的开销通常比此类操作本身大）。在仿真方面，它取决于操作的实现和目标平台架构（管道、缓存控制……）

我的猜测是：
- abs 缓存未命中时循环更糟
- abs 实现并没有达到应有的优化程度
- round 由编译器优化，有时 round(x)=floor(a+0.5) 并且您之前有 a-=0.5; 并且因为您不将 a 用于其他任何东西所以有一个 possibility 编译器忽略 floor(random-0.5+0.5) 并直接使用 floor(random)

[备注]

您测量的 132 毫秒和 4.7 秒的时间对于您尝试使用的硬件来说太大了？如今，您编辑的时间对于普通 PC 硬件和代码解释器来说要合理得多。您测量了 1 次以上吗？

如果你在 brownser 中尝试这个，那么它可能会被背景中的任何东西减慢速度（比如从不同的页面截取或仍在下载一些东西......）而且 OS 可以暂停执行但不是那个很多

Answer 2

不是答案，而是一些研究。

V8 引擎源代码 (https://chromium.googlesource.com/v8/v8.git) 我在 src/math.js

中找到了以下实现

Math.random

function MathRound(x) {
  return %RoundNumber(TO_NUMBER_INLINE(x));
}

其中%RoundNumber应该是指src/runtime/runtime-maths.cc

RUNTIME_FUNCTION(Runtime_RoundNumber) {
  HandleScope scope(isolate);
  DCHECK(args.length() == 1);
  CONVERT_NUMBER_ARG_HANDLE_CHECKED(input, 0);
  isolate->counters()->math_round()->Increment();

  if (!input->IsHeapNumber()) {
    DCHECK(input->IsSmi());
    return *input;
  }

  Handle<HeapNumber> number = Handle<HeapNumber>::cast(input);

  double value = number->value();
  int exponent = number->get_exponent();
  int sign = number->get_sign();

  if (exponent < -1) {
    // Number in range ]-0.5..0.5[. These always round to +/-zero.
    if (sign) return isolate->heap()->minus_zero_value();
    return Smi::FromInt(0);
  }

  // We compare with kSmiValueSize - 2 because (2^30 - 0.1) has exponent 29 and
  // should be rounded to 2^30, which is not smi (for 31-bit smis, similar
  // argument holds for 32-bit smis).
  if (!sign && exponent < kSmiValueSize - 2) {
    return Smi::FromInt(static_cast<int>(value + 0.5));
  }

  // If the magnitude is big enough, there's no place for fraction part. If we
  // try to add 0.5 to this number, 1.0 will be added instead.
  if (exponent >= 52) {
    return *number;
  }

  if (sign && value >= -0.5) return isolate->heap()->minus_zero_value();

  // Do not call NumberFromDouble() to avoid extra checks.
  return *isolate->factory()->NewNumber(Floor(value + 0.5));
}

Math.abs

function MathAbs(x) {
  x = +x;
  return (x > 0) ? x : 0 - x;
}

Node.JS 使用 V8 enginge Chrome

我的测试用例：

var randoms = [];
for (var i = 0; i < 100000; i++) {
    randoms.push(Math.random() - 0.5);
}

for(var r = 0; r < randoms.length; r++) {
    console.time('round');
    for (var i = 0; i < randoms.length; i++) {
        Math.round(randoms[i]);
    }
    console.timeEnd('round');

    console.time('abs');
        for (var i = 0; i < randoms.length; i++) {
        Math.abs(randoms[i]);
    }
    console.timeEnd('abs');  
}

结果：

Chrome (42.0.2311.152 m) - Math.random 更快
Node.JS (v0.10.29) - Math.abs 更快

想法

根据 V8 源代码，我希望 Math.abs 更快，它在 Node.JS 中，但在 Chrome 中没有。

想法为什么？

为什么 Math.abs 比 Math.round 花费的时间长得多？

Why does Math.abs take so much longer than Math.round?

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