c++ - 为什么 if 语句和变量声明比循环中的加法更快？

Question

如果我们有这样的带有变量声明的 if 语句:

#include <iostream>
#include <ctime>

using namespace std;

int main() {

    int res = 0;

    clock_t begin = clock();
    for(int i=0; i<500500000; i++) {
        if(i%2 == 0) {int fooa; fooa = i;}
        if(i%2 == 0) {int foob; foob = i;}
        if(i%2 == 0) {int fooc; fooc = i;}
    }
    clock_t end = clock();
    double elapsed_secs = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    cout << elapsed_secs << endl;

    return 0;
}

结果是:

1.44

Process returned 0 (0x0)   execution time : 1.463 s
Press any key to continue.

但是，如果是:

#include <iostream>
#include <ctime>

using namespace std;

int main() {

    int res = 0;

    clock_t begin = clock();
    for(int i=0; i<500500000; i++) {
        res++;
        res--;
        res++;
    }
    clock_t end = clock();
    double elapsed_secs = double(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;

    cout << elapsed_secs << endl;

    return 0;
}

结果是:

3.098

Process returned 0 (0x0)   execution time : 3.115 s
Press any key to continue.

为什么加法或减法比带变量声明的 if 语句需要更多的时间来运行？

Answer 1

差异几乎可以肯定是由于编译器优化造成的。您必须查看程序集才能确定，但​​这是我对所发生情况的看法:

在第一个示例中，优化器很容易意识到 if 的主体无效。在每个 if 的局部变量中，声明、分配并立即销毁。所以 if 被优化掉了，留下一个空的 for 循环也被优化掉了。

第二个例子中的情况总体上并不那么微不足道。 微不足道的是，循环体归结为单个 res++，很可能会进一步优化为 ++res。但是因为 res 不是循环的局部，优化器必须考虑整个 main() 函数以实现循环没有效果。它很可能没有这样做。

结论:在目前的形式下，测量是没有意义的。禁用优化也无济于事，因为您永远不会为生产构建这样做。如果你真的想深入研究这个，我建议观看 CppCon 2015: Chandler Carruth "Tuning C++: Benchmarks, and CPUs, and Compilers! Oh My!"有关如何在这些情况下处理优化器的重要建议。