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
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:
是的，对于人类来说，while(1)比while(2)快得多!如果我在一个不熟悉的代码库中看到while(1)，我立即知道作者的意图，我的眼球可以继续看下一行。
If I see while(2), I'll probably halt in my tracks and try to figure out why the author didn't write while(1). Did the author's finger slip on the keyboard? Do the maintainers of this codebase use while(n) as an obscure commenting mechanism to make loops look different? Is it a crude workaround for a spurious warning in some broken static analysis tool? Or is this a clue that I'm reading generated code? Is it a bug resulting from an ill-advised find-and-replace-all, or a bad merge, or a cosmic ray? Maybe this line of code is supposed to do something dramatically different. Maybe it was supposed to read while(w) or while(x2). I'd better find the author in the file's history and send them a "WTF" email... and now I've broken my mental context. The while(2) might consume several minutes of my time, when while(1) would have taken a fraction of a second!
我有点夸张，但也只是一点点。代码的可读性非常重要。这一点在面试中很值得一提!
它们是相等的。
根据规范，任何不为0的都被认为是真的，所以即使没有任何优化，一个好的编译器也不会生成任何代码 For while(1) or while(2)。编译器将生成一个简单的检查!= 0。
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。
为了这个问题，我应该补充一点，我记得C委员会的Doug Gwyn写过，一些早期的C编译器如果没有优化器通道，会在汇编中生成一个while(1)的测试(相比之下，For(;;)没有它)。
我会给出这个历史笔记来回答面试官，然后说，即使我对任何编译器这样做感到非常惊讶，编译器也可以这样做:
没有优化器，通过编译器生成while(1)和while(2)测试 通过优化器传递，编译器被指示优化(无条件跳转)，而(1)，因为它们被认为是惯用的。这将使while(2)只剩下一个测试，从而导致两者之间的性能差异。
当然，我要向面试官补充的是，不考虑while(1)和while(2)相同的结构是低质量优化的标志，因为它们是等效的结构。
