位移符效率对比 | 罐罐头工厂

讨论

在上一篇博客『如何使用PHP最高效率的将一个正整数扩大一千倍？』的讨论区，有人提出位移符应该才是运算最快的方案。

以前总是看到位移符<<这样的符号。因为它总是能轻易把一个数字变成我不认识的模样，所以我也没有深入了解过。

在看到讨论区留言后才意识到：自己的格局太小了。

简单读了读位移符的文档和实现原理，我觉得这种方案还是值得一试的。按照之前两篇博客的心得，我首先抛出我的猜测：

在PHP中，位移符方案效率要高于*1024，但是会低于*1000。
在C#中，位移符的效率与其他两种方案持平。
- 论证过程见『Golang』用计算证明：我远远低估了编译器

现在进行一个简单的验证。

方案一：$integer * 1000
方案二：($integer << 10) - ($integer * 24)
方案三：($integer * 1024) - ($integer * 24)

PHP

代码部分

这次吸取讨论区提到的“效率权重”，将随机数部分转移出来。

<?php

namespace App\Console\Commands;

use Carbon\Carbon;
use Illuminate\Console\Command;

class DemoCommand extends Command
{
    /**
     * The name and signature of the console command.
     *
     * @var string
     */
    protected $signature = 'demo:test';

    /**
     * The console command description.
     *
     * @var string
     */
    protected $description = 'Command description';

    /**
     * Create a new command instance.
     *
     * @return void
     */
    public function __construct()
    {
        parent::__construct();
    }

    /**
     * Execute the console command.
     *
     * @return int
     */
    public function handle()
    {
        // 图表内容
        $headers = ['次数', '方案1：乘1000', '方案2：移位符', '方案3：乘以 1024', '补充测试：仅位移'];
        $data = [
            [0 => '第一次'],
            [0 => '第二次'],
            [0 => '第三次']
        ];

        // 随机数提出
        $integer = rand(1, 999);

        // 每个方法执行三次
        for ($count = 0; $count < 3; $count++) {
            $start = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            for ($i = 0; $i < 10000000; $i++) {
                $result = $integer * 1000;
            }
            $end = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            $data[$count][] = ($end - $start) / 1000000 . '秒';
        }

        for ($count = 0; $count < 3; $count++) {
            $start = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            for ($i = 0; $i < 10000000; $i++) {
                $result = ($integer << 10) - ($integer * 24);
            }
            $end = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            $data[$count][] = ($end - $start) / 1000000 . '秒';
        }

        for ($count = 0; $count < 3; $count++) {
            $start = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            for ($i = 0; $i < 10000000; $i++) {
                $result = ($integer * 1024) - ($integer * 24);
            }
            $end = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            $data[$count][] = ($end - $start) / 1000000 . '秒';
        }

        for ($count = 0; $count < 3; $count++) {
            $start = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            for ($i = 0; $i < 10000000; $i++) {
                $result = $integer << 10;
            }
            $end = Carbon::now()->getPreciseTimestamp();
            $data[$count][] = ($end - $start) / 1000000 . '秒';
        }
        $this->table($headers, $data);
    }
}

运算结果

多次运行并且调整前后顺序，均得到一个较为稳定的结果：

这个结果在意料之中，但又不完全在。位移符<<从理论上来讲和一般的乘法有着本质上的不同，应该有不错的效率提升。它之所以会比$integer * 1000效率低，应该是被第二步运算 - $integer * 24拖累了，但是位移符却也没有与*1024拉开差距。为了证实这一点，我又补上了单独进行位移计算的测试。结果证明：

位移符在PHP这里就仅仅是一个普通的乘除法计算而已。

GO

代码部分

func main() {
	// 计算次数
	maxI := 10000000

	rand.Seed(time.Now().UnixNano())
	integer := rand.Intn(999)

	echoString := ""

	fmt.Println("方案1：乘1000")
	for count := 0; count < 3; count++ {
		// 开始
		start := time.Now()
		echoString += "第" + strconv.Itoa(count+1) + "次:"

		for i := 0; i < maxI; i++ {
			_ = integer * 1000
		}

		// 结束
		end := time.Now()

		betweenTime := float64(end.Sub(start).Nanoseconds()) / 1000000000

		echoString += strconv.FormatFloat(betweenTime, 'f', 10, 64) + "秒"

	}

	fmt.Println(echoString)

	echoString = ""

	fmt.Println("方案2：位移符")
	for count := 0; count < 3; count++ {
		// 开始
		start := time.Now()
		echoString += "第" + strconv.Itoa(count+1) + "次:"

		for i := 0; i < maxI; i++ {
			_ = (integer << 10) - (integer * 24)
		}

		// 结束
		end := time.Now()

		betweenTime := float64(end.Sub(start).Nanoseconds()) / 1000000000

		echoString += strconv.FormatFloat(betweenTime, 'f', 10, 64) + "秒"

	}

	fmt.Println(echoString)

	echoString = ""

	fmt.Println("方案3：乘以1024")
	for count := 0; count < 3; count++ {
		// 开始
		start := time.Now()
		echoString += "第" + strconv.Itoa(count+1) + "次:"

		for i := 0; i < maxI; i++ {
			_ = (integer * 1024) - (integer * 24)
		}

		// 结束
		end := time.Now()

		betweenTime := float64(end.Sub(start).Nanoseconds()) / 1000000000

		echoString += strconv.FormatFloat(betweenTime, 'f', 10, 64) + "秒"

	}

	fmt.Println(echoString)
}