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

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。

其他回答

如果你担心优化,你应该使用

for (;;)

因为它没有检验。(愤世嫉俗者模式)

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).

TL;DR

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:

  • There exists a layer of translation between C source code and CPU instructions, and this layer has important implications for performance.
  • Therefore, performance cannot be evaluated by only looking at source code.
  • The compiler should be smart enough to optimize such trivial cases. Programmers should not waste their time thinking about them in the vast majority of cases.

我能想到为什么while(2)会更慢的唯一原因是:

代码将循环优化为 2 . CMP eax 当减法发生时,你实际上是在减法 A. 00000000 - 00000010 CMP eax, 2 而不是 B. 00000000 - 00000001 CMP eax, 1

CMP只设置标志,不设置结果。所以对于最低有效位,我们知道b是否需要借位,而对于a,你必须做两次减法才能得到借位。

在我看来,这是一个被伪装成技术问题的行为面试问题。有些公司会这样做——他们会问一个任何有能力的程序员都应该很容易回答的技术问题,但是当面试者给出正确答案时,面试官会告诉他们他们错了。

公司想看看你在这种情况下会作何反应。你是否会因为自我怀疑或害怕让面试官不高兴而安静地坐在那里,不强调自己的答案是正确的?或者你愿意挑战一个你知道是错误的权威人士吗?他们想看看你是否愿意坚持自己的信念,以及你是否能以一种机智和尊重的方式做到这一点。