C++获得整数除法和余数的最佳方法

Question

我只是想知道，如果我想将 a 除以 b，并且对结果 c 和余数都感兴趣（例如，假设我有秒数并想将其分成分钟和秒），那么最好的方法是什么去做吧？

是

int c = (int)a / b;
int d = a % b;

不是

int c = (int)a / b;
int d = a - b * c;

有一种

double tmp = a / b;
int c = (int)tmp;
int d = (int)(0.5+(tmp-c)*b);

神奇的功能可以

同时提供这两种功能？

Answer 1

在 x86 上，余数是除法本身的副产品，因此任何合格的编译器都应该能够使用它（而不是再次执行 div）。这可能也在其他架构上完成。

指令：DIV src

注意：无符号除法。将累加器 (AX) 除以“src”。如果除数
是一个字节值，结果放入 AL ，余数放入 AH。如果除数
是一个字值，然后 DX:AX 除以“src”并存储结果
保存在 AX 中，余数存储在 DX 中。

int c = (int)a / b;
int d = a % b; /* Likely uses the result of the division. */

Answer 2

std::div 返回一个包含结果和余数的结构。

Answer 3

至少在 x86 上，g++ 4.6.1 仅使用 IDIVL 并从该单个指令中获取两者。

C++ 代码：

void foo(int a, int b, int* c, int* d)
{
  *c = a / b;
  *d = a % b;
}

x86 代码：

__Z3fooiiPiS_:
LFB4:
    movq    %rdx, %r8
    movl    %edi, %edx
    movl    %edi, %eax
    sarl    $31, %edx
    idivl   %esi
    movl    %eax, (%r8)
    movl    %edx, (%rcx)
    ret

Answer 4

测试div()和组合除法的示例代码模组。我用 gcc -O3 编译了这些，我必须添加对 doNothing 的调用以阻止编译器优化所有内容（对于除法 + mod 解决方案，输出将为 0）。

对此持保留态度：

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>

extern doNothing(int,int); // Empty function in another compilation unit

int main() {
    int i;
    struct timeval timeval;
    struct timeval timeval2;
    div_t result;
    gettimeofday(&timeval,NULL);
    for (i = 0; i < 1000; ++i) {
        result = div(i,3);
        doNothing(result.quot,result.rem);
    }
    gettimeofday(&timeval2,NULL);
    printf("%d",timeval2.tv_usec - timeval.tv_usec);
}

输出：150

#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <stdlib.h>

extern doNothing(int,int); // Empty function in another compilation unit

int main() {
    int i;
    struct timeval timeval;
    struct timeval timeval2;
    int dividend;
    int rem;
    gettimeofday(&timeval,NULL);
    for (i = 0; i < 1000; ++i) {
        dividend = i / 3;
        rem = i % 3;
        doNothing(dividend,rem);
    }
    gettimeofday(&timeval2,NULL);
    printf("%d",timeval2.tv_usec - timeval.tv_usec);
}

输出：25

Answer 5

除了前面提到的std::div 函数系列，还有 std::remquo 系列函数，返回 rem-ainder 并通过传入的指针获取 quo-tient 。

[编辑：] 看起来 std::remquo 在之后并没有真正返回商全部。

Answer 6

在其他条件相同的情况下，最好的解决方案是明确表达您的意图。所以：

int totalSeconds = 453;
int minutes = totalSeconds / 60;
int remainingSeconds = totalSeconds % 60;

可能是您提出的三个选项中最好的一个。然而，正如其他答案中所述， div 方法将立即为您计算这两个值。

Answer 7

您不能信任 g++ 4.6.3 在 32 位 intel 平台上使用 64 位整数。 a/b 通过调用 divdi3 计算，a%b 通过调用 moddi3 计算。我什至可以想出一个使用这些调用来计算 a/b 和 ab*(a/b) 的示例。所以我使用 c=a/b 和 ab*c。

div 方法调用计算 div 结构的函数，但在硬件支持整型（即 64 位 intel/amd 平台上的 64 位整数）的平台上，函数调用似乎效率低下。

Answer 8

许多答案建议使用以下代码：

int div = a / b;
int mod = a % b;

但是，值得记住的是，除法与乘法不同，加法的执行时间要长得多（据我所知，与一个时钟周期相比，要执行数十倍的时钟周期）。而且，如果您需要重复计算 mod 和 div，那么值得将两次除法替换为一次除法、一次乘法和一次加法，如下所示：

int div = a / b;
int mod = a - div * b;

Answer 9

您可以使用模数来获得余数。虽然@cnicutar 的答案看起来更干净/更直接。