The Weird Concept of Branchless Programming
Безусловное программирование — это подход, при котором условные конструкции заменяются битовыми и арифметическими операциями для исключения ветвлений. Это позволяет избежать дорогостоящих промахов предсказателя переходов в процессоре, которые могут стоить 15–20 циклов при работе с непредсказуемыми данными, например, в циклах или при обработке ввода.
Основная идея заключается в замене условий на манипуляции с битами. Например, вычисление модуля числа без ветвления: с помощью арифметического сдвига вправо на 31 бит получается маска (0 для неотрицательных, -1 для отрицательных), затем применяются сложение и XOR для инверсии знака. Аналогично, функция clamp, ограничивающая значение диапазоном, реализуется через вычитание и побитовое И с маской, что исключает проверки if.
Такой подход не только ускоряет выполнение за счёт линейного потока инструкций, но и повышает детерминированность, что критично в криптографии и высокопроизводительных вычислениях. Хотя код становится менее читаемым, выигрыш в производительности оправдывает его использование в узких местах.