三元逻辑和多路复用逻辑之间的联系？

Question

我正在用 C 语言实现一个计算机模拟器，但面临的挑战是不使用条件语句（即没有 if/else、switch/case、while/for 等）。我正在模拟的硬件中有很多多路复用器，因此如果我可以使用条件三元逻辑运算符，那就太好了。所以，我的问题是：C 编译器是从三元逻辑运算符创建 MUX 逻辑，还是创建分支？

例子：

int a, b, q, r;
/* Ternary logic */
r = q ? a : b;
/* MUX equivalent logic */
r = ( q & a ) | ( (~q) & b )
/* Branch equivalent logic */
if (q) r = a; else r = b;

Answer 1

三元运算符相当于一个分支：即不计算未返回的值。

我不知道你受到了多少限制，所以请注意，布尔运算符 && 和 || 不会评估它们的第二个参数，结果可以确定从一开始。

（请注意，“MUX”行与其他两个表达式没有太大不同：它根据 q 中相应位的值从 a 或 b 中选择位，它不会根据 q 是否是来选择 a 或 b是否为 null；编辑：更糟糕的是：您使用的是 !q 而不是 ~q...）。

Answer 2

C 编译器从三元语句创建分支。

使用 Freescale 的 Codewarrior IDE，我编译了以下 C 程序：

int a, b, q, r;    
void main(void) {    
  a = 0;    
  b = 1;    
  q = 0;    
  r = q ? a : b;    
..
..    
}

与三元语句对应的程序集如下：

...
LDX    0x1104 ; load val[q] into register x    
BNE    *+4    ; branch to abs addr 0xC016 if val[q]==a    
BRA    *+5    ; branch to abs addr 0xC019 if val[q]!=a
...

Answer 3

通常，会创建分支逻辑，但如果您愿意评估两个值，则很可能无需任何类型的分支即可执行三元运算。考虑一下：

#include <stdio.h>

static inline int isel(int cond, int a, int b)
{
   int mask = cond | (-cond);
   mask >>= 31;
   return (b & mask) | (a & ~mask);
}

int main(void)
{
   printf("1 ? 3 : 4 => %d\n", isel(1, 3, 4));
   printf("0 ? 3 : 4 => %d\n", isel(0, 3, 4));
   printf("-1 ? 3 : 4 => %d\n", isel(-1, 3, 4));
   return 0;
}

此代码假设有符号数的右移将进行符号扩展，并且 sizeof(int) == 4。
某些处理器可以将 isel() 作为汇编指令执行。但是，这两个值都会被评估，而三元 ?: 则不会这样做。

根据情况，编译器通常会尝试做最快的事情，要么进行分支以避免冗余计算，要么在三元表达式中的值很简单时执行这种逻辑。