这是一位高级经理在面试时问的问题。
哪个更快?
while(1) {
// Some code
}
or
while(2) {
//Some code
}
我说过两者具有相同的执行速度，因为while中的表达式最终应求值为true或false。在这种情况下，两者都求值为true，并且while条件中没有额外的条件指令。因此，两者将具有相同的执行速度，我更喜欢while(1)。
但面试官自信地说: “检查你的基本知识。While(1)比While(2)快。” (他不是在试探我的信心)
这是真的吗?
请参见:“for(;;)”是否比“while (TRUE)”快?如果不是，人们为什么要使用它?
当前回答
这两个循环都是无限的，但我们可以看到哪个循环每次迭代需要更多的指令/资源。
使用gcc，我编译了以下两个程序，以不同的优化级别进行汇编:
int main(void) {
while(1) {}
return 0;
}
int main(void) {
while(2) {}
return 0;
}
即使没有优化(-O0)，两个程序生成的程序集也是相同的。因此，两个循环之间没有速度差异。
作为参考，下面是生成的程序集(使用gcc main.c -S -masm=intel并带有优化标志):
o0:
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.text
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
push rbp
.seh_pushreg rbp
mov rbp, rsp
.seh_setframe rbp, 0
sub rsp, 32
.seh_stackalloc 32
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
o1群:
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.text
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
sub rsp, 40
.seh_stackalloc 40
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
-O2和-O3(相同输出):
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.section .text.startup,"x"
.p2align 4,,15
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
sub rsp, 40
.seh_stackalloc 40
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
事实上，为循环生成的程序集对于每个级别的优化都是相同的:
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
重要的部分是:
.L2:
jmp .L2
我不太懂汇编，但这显然是一个无条件循环。jmp指令无条件地将程序重置回. l2标签，甚至不将值与true进行比较，当然，它会立即再次这样做，直到程序以某种方式结束。这直接对应于C/ c++代码:
L2:
goto L2;
编辑:
有趣的是，即使没有优化，下面的循环都在汇编中产生完全相同的输出(无条件jmp):
while(42) {}
while(1==1) {}
while(2==2) {}
while(4<7) {}
while(3==3 && 4==4) {}
while(8-9 < 0) {}
while(4.3 * 3e4 >= 2 << 6) {}
while(-0.1 + 02) {}
甚至令我惊讶的是:
#include<math.h>
while(sqrt(7)) {}
while(hypot(3,4)) {}
对于用户定义函数，事情变得更加有趣:
int x(void) {
return 1;
}
while(x()) {}
#include<math.h>
double x(void) {
return sqrt(7);
}
while(x()) {}
At -O0, these two examples actually call x and perform a comparison for each iteration.
First example (returning 1):
.L4:
call x
testl %eax, %eax
jne .L4
movl $0, %eax
addq $32, %rsp
popq %rbp
ret
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
Second example (returning sqrt(7)):
.L4:
call x
xorpd %xmm1, %xmm1
ucomisd %xmm1, %xmm0
jp .L4
xorpd %xmm1, %xmm1
ucomisd %xmm1, %xmm0
jne .L4
movl $0, %eax
addq $32, %rsp
popq %rbp
ret
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
However, at -O1 and above, they both produce the same assembly as the previous examples (an unconditional jmp back to the preceding label).
Under GCC, the different loops are compiled to identical assembly. The compiler evaluates the constant values and doesn't bother performing any actual comparison.
The moral of the story is:
其他回答
你的解释很正确。这似乎是一个在技术知识之外考验你自信的问题。
顺便说一下，如果你回答了
这两段代码同样快，因为它们都需要无限长的时间来完成
面试官会说
但是虽然(1)每秒可以做更多的迭代;你能解释一下原因吗?(这是无稽之谈;再次考验你的信心)
所以，通过像你那样回答，你节省了一些时间，否则你会浪费在讨论这个糟糕的问题上。
下面是编译器在我的系统(MS Visual Studio 2012)上生成的示例代码，优化关闭:
yyy:
xor eax, eax
cmp eax, 1 (or 2, depending on your code)
je xxx
jmp yyy
xxx:
...
打开优化后:
xxx:
jmp xxx
因此生成的代码是完全相同的，至少在优化编译器中是如此。
这两个循环都是无限的，但我们可以看到哪个循环每次迭代需要更多的指令/资源。
使用gcc，我编译了以下两个程序，以不同的优化级别进行汇编:
int main(void) {
while(1) {}
return 0;
}
int main(void) {
while(2) {}
return 0;
}
即使没有优化(-O0)，两个程序生成的程序集也是相同的。因此，两个循环之间没有速度差异。
作为参考，下面是生成的程序集(使用gcc main.c -S -masm=intel并带有优化标志):
o0:
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.text
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
push rbp
.seh_pushreg rbp
mov rbp, rsp
.seh_setframe rbp, 0
sub rsp, 32
.seh_stackalloc 32
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
o1群:
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.text
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
sub rsp, 40
.seh_stackalloc 40
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
-O2和-O3(相同输出):
.file "main.c"
.intel_syntax noprefix
.def __main; .scl 2; .type 32; .endef
.section .text.startup,"x"
.p2align 4,,15
.globl main
.def main; .scl 2; .type 32; .endef
.seh_proc main
main:
sub rsp, 40
.seh_stackalloc 40
.seh_endprologue
call __main
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
事实上，为循环生成的程序集对于每个级别的优化都是相同的:
.L2:
jmp .L2
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
重要的部分是:
.L2:
jmp .L2
我不太懂汇编，但这显然是一个无条件循环。jmp指令无条件地将程序重置回. l2标签，甚至不将值与true进行比较，当然，它会立即再次这样做，直到程序以某种方式结束。这直接对应于C/ c++代码:
L2:
goto L2;
编辑:
有趣的是，即使没有优化，下面的循环都在汇编中产生完全相同的输出(无条件jmp):
while(42) {}
while(1==1) {}
while(2==2) {}
while(4<7) {}
while(3==3 && 4==4) {}
while(8-9 < 0) {}
while(4.3 * 3e4 >= 2 << 6) {}
while(-0.1 + 02) {}
甚至令我惊讶的是:
#include<math.h>
while(sqrt(7)) {}
while(hypot(3,4)) {}
对于用户定义函数，事情变得更加有趣:
int x(void) {
return 1;
}
while(x()) {}
#include<math.h>
double x(void) {
return sqrt(7);
}
while(x()) {}
At -O0, these two examples actually call x and perform a comparison for each iteration.
First example (returning 1):
.L4:
call x
testl %eax, %eax
jne .L4
movl $0, %eax
addq $32, %rsp
popq %rbp
ret
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
Second example (returning sqrt(7)):
.L4:
call x
xorpd %xmm1, %xmm1
ucomisd %xmm1, %xmm0
jp .L4
xorpd %xmm1, %xmm1
ucomisd %xmm1, %xmm0
jne .L4
movl $0, %eax
addq $32, %rsp
popq %rbp
ret
.seh_endproc
.ident "GCC: (tdm64-2) 4.8.1"
However, at -O1 and above, they both produce the same assembly as the previous examples (an unconditional jmp back to the preceding label).
Under GCC, the different loops are compiled to identical assembly. The compiler evaluates the constant values and doesn't bother performing any actual comparison.
The moral of the story is:
也许面试官是故意问这个愚蠢的问题，想让你回答3点:
基本的推理。这两个循环都是无限的，很难谈论性能。 关于优化级别的知识。他想听听你的意见，如果你让编译器为你做任何优化，它会优化条件，特别是如果块不是空的。 了解微处理器架构。大多数架构都有一个特殊的CPU指令用于与0进行比较(但不一定更快)。
这里有一个问题:如果您实际编写一个程序并测量它的速度，两个循环的速度可能是不同的!以下是一些合理的比较:
unsigned long i = 0;
while (1) { if (++i == 1000000000) break; }
unsigned long i = 0;
while (2) { if (++i == 1000000000) break; }
添加了一些打印时间的代码后，一些随机的效果(比如循环在一条或两条缓存线中的位置)可能会产生影响。一个循环可能完全位于一条缓存线内，或者位于一条缓存线的开头，或者它可能横跨两条缓存线。因此，面试官说最快的可能真的是最快的——纯属巧合。
最坏的情况:优化编译器不知道循环做了什么，但知道执行第二个循环时产生的值与第一个循环产生的值相同。并为第一个循环生成完整代码，但不为第二个循环生成完整代码。
根据人们花费在测试、证明和回答这个非常直接的问题上的时间和精力来判断，我认为这两者都因为提出这个问题而变得非常缓慢。
所以花更多的时间在这上面…
虽然(2)很荒谬，因为，
While(1)和While (true)在历史上被用于创建一个无限循环，该循环预计在循环中的某个阶段根据一定会发生的条件调用break。
1只是为了总是求值为真，因此，说while(2)和说while(1 + 1 == 2)一样愚蠢，后者也会求值为真。
如果你想完全傻一点，就用:-
while (1 + 5 - 2 - (1 * 3) == 0.5 - 4 + ((9 * 2) / 4.0)) {
if (succeed())
break;
}
我认为面试官犯了一个错别字，这并不影响代码的运行，但如果他故意使用2只是为了表现得奇怪，那么在他把奇怪的语句贯穿你的代码，使其难以阅读和使用之前解雇他。
