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java - Java 中 "x==7"到 1(真)或 0(假)的快速恒定时间评估

coder 2024-03-15 原文

我想将一个加密函数从 C 移植到 Java。该函数必须在恒定时间内运行,因此没有条件分支(并且没有基于 x 的表查找)是允许的。

原来的C代码是:

int x,result;
...
result = (x==7);
...

因此,如果“x==7”,则“结果”设置为 1,否则设置为 0。 “结果”变量随后用于进一步的计算。

我现在正在寻找将其转换为 Java 的最佳方法。由于在 Java 表达式中计算结果为 boolean 值而不是整数,因此必须使用运算符模拟上述内容。

我现在在用

int x,result;
...
result = (1<<(x-7))&1;
...

这对我来说很好,因为我的 x 在 {0,...,15} 范围内。 (请注意,shift 函数仅使用低 5 位,因此当 x 太大时会出现误报。)

表达式将被计算数百万次,因此如果有一个聪明的解决方案,例如只使用 2 个运算符而不是 3 个,这将使整体计算更快。

最佳答案

@Hosch250 指出的最佳选择是三元运算符。我们来看看JIT编译器为这个方法生成的汇编器:

public static int ternary(int x) {
    return x == 7 ? 1 : 0;
}

它实际上取决于分支分析。当你的 x具有值(value) 7通常,它是这样编译的:

xor %r11d,%r11d
mov $0x1,%eax
cmp $0x7,%edx
cmovne %r11d,%eax  ;*ireturn
                   ; - Test::ternary@11 (line 12)

看到三元被替换为 cmovne 这不是分支指令。

另一方面,如果您通过 7在极少数情况下(例如,每 5000 次调用一次),分支就在这里:

cmp $0x7,%edx
je <slowpath>  ;*if_icmpne
                       ; - Test::ternary@3 (line 12)
xor %eax,%eax

现在几乎从不采用分支,所以更快的方法是保持条件,因为 CPU 分支预测器几乎总是正确的。注意 <slowpath>不只是 return 1; ,它还会更新分支配置文件,因此如果模式在程序执行期间发生更改(7 变得更频繁地出现),那么该方法将被重新编译为第一个版本。

一般来说,在这种简单的情况下,不要试图比 JIT 编译器更聪明。

关于java - Java 中 "x==7"到 1(真)或 0(假)的快速恒定时间评估,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/32409358/

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