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c - 乘以 64b x 32b 除以 64b 整数

问题描述

将 64b x 32b 除以 64b 整数的最快和跨平台/编译器（GCC 和 MSVC）方法是什么，例如：

uint64_t counter;
uint32_t resolution = NANOS_IN_SEC; // NANOS_IN_SEC = 1000000000
uint64_t freq;

uint64_t res = (counter * resolution) / freq; // but without overflow/losing precision

结果保证始终适合 64b。

我检查了很多答案，但所有答案都解决了 64b x 64b 乘法，而且速度很慢。

当我们可以假设第二个操作数仅为 32b 时，是否有解决方案如何降低代码复杂性？

标签： cmathlong-integer

解决方案

我最终得到了具体的解决方案，它甚至可以接受高于 32b 的频率。

static uint64_t counter_and_freq_to_nanotime(uint64_t counter, uint64_t freq)
{
    uint32_t div = 1, freq32;
    uint64_t q, r;

    while (freq >= (1ull << 32)) {
        freq /= 2;
        div *= 2;
    }
    freq32 = freq;

    q = counter / freq32;
    r = counter % freq32;
    return (q * NANOS_IN_SEC + (r * NANOS_IN_SEC) / freq32) * div;
}

快速基准测试（E5-2699v4，Win7 x64）：

  • MFllMulDiv: ~50 纳秒
  • 这个解决方案：~1.5 ns

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