C++实测浮点加法速度快于整型，是否存在问题？

核心原因分为两类：你的基准测试代码存在缺陷、你对运算速度的认知已经不符合现代CPU的特性 #

一、基准测试代码的问题 #

• 存在编译器过度优化的风险
  你的两个测试函数逻辑完全可以在编译期求值，只要开了O2及以上优化，编译器会直接计算出最终返回值，完全删除掉循环逻辑。你实际测到的只是函数调用、计时函数本身的开销，和循环内的加法运算完全无关。
  更麻烦的是整型加法溢出属于C++未定义行为，只要NUM_ITERS足够大，编译器可以对int_plus做任意激进优化，比如直接返回任意值、甚至直接删除整个函数调用，这会直接导致整型测试的计时结果完全失真，而单精度浮点溢出有明确定义（会得到Inf），编译器的优化限制更多，两者的优化程度不对等。
• 你测试的是运算延迟而非吞吐量
  你的循环逻辑是x += i，每一次加法都依赖上一次x的结果，属于典型的依赖链测试，最终得到的是加法运算的延迟（latency），而非单位时间能执行的最大运算量（吞吐量）。现代CPU的加法器普遍具备多发射、乱序执行能力，实际业务中很少存在这种全依赖的加法场景，这个测试结果本身参考价值就很低。
• 计时逻辑存在单位错误
  chrono::high_resolution_clock的count()返回值单位由实现决定，你直接除以1000的计算逻辑是错误的，虽然两组测试用了同样的计算方式，相对比例不会受影响，但绝对数值没有意义。

二、你的认知不符合现代CPU的特性 #

10年前的老CPU确实普遍存在浮点运算速度慢于整型的情况，但近10年的x86、ARM架构CPU中，标量单精度浮点加法的延迟、吞吐量和整型加法已经完全一致：
常见桌面级x86 CPU的整型、单精度浮点加法延迟都是1时钟周期，吞吐量都可以做到每周期执行3~4次加法，你测试得到的浮点速度略快的差异，本质是基准测试误差导致的，两者实际运算速度处于同一水平，不存在谁明显快于谁的情况。

修正方案 #

• 给测试函数的入参加volatile修饰，或者在循环内插入编译器屏障，避免编译器把循环逻辑优化掉
• 构造无依赖的加法运算测试吞吐量，或者明确说明你测的是运算延迟
• 开启O2优化，并且关闭CPU调频、后台进程等干扰因素，多次测试取平均值

内容的提问来源于stack exchange，提问作者dmitrenkov