在“换循环”中使用“中断”对性能的影响

Question

我已经尽了最大的努力，在SO.SE上读了很多问题，但是我还没有找到我的问题的答案。大多数与for-loop和break相关的问题都涉及嵌套循环，而我关注的是性能。

我想知道在break for-loop 中使用是否会对C++代码的性能产生影响(假设中断几乎从未被调用)。如果有，我也想试探性地知道惩罚有多大。。

我很怀疑它确实会影响性能(虽然我不知道影响了多少)。所以我想问你。我的理由如下：

除了触发break (像if)的条件语句的额外代码之外，它还必须向我的循环添加额外的指令。 此外，当我的编译器试图展开for-loop时，它可能也会乱七八糟，因为它不再知道编译时将运行的迭代次数，从而有效地将其呈现为while-loop。 因此，我怀疑它确实会对性能产生影响，对于非常快速和紧凑的循环来说，这可能是相当大的。

所以这就带我去问一个后续问题。for-loop & break性能是否等于while-loop？与下面的片段一样，我们假设checkCondition()计算99.9%的时间为true。我是否失去了for-loop的性能优势？

// USING WHILE
int i = 100;
while( i-- && checkCondition())
{
    // do stuff
}


// USING FOR
for(int i=100; i; --i)
{
    if(checkCondition()) {
        // do stuff
    } else {
        break;
    }
}

我已经在我的电脑上试过了，但是我有相同的执行时间。我对编译器和它的优化伏都教保持警惕，我想知道概念上的答案。

编辑：

请注意，我已经在我的完整代码中测量了两个版本的执行时间，没有任何真正的区别。而且，我不信任使用-s编译(我通常这样做)，因为我对编译器的特定结果不感兴趣。我对这个概念本身相当感兴趣(在学术意义上)，因为我不确定我是否完全正确:)

Answer 1

主要的答案是避免花费时间在类似的微观优化上，直到您验证了这样的条件评估是一个瓶颈。

真正的答案是CPU有强大的分支预测电路，经验性很好。

会发生的情况是，CPU将选择是否要使用分支，并执行代码，就好像if条件甚至不存在一样。当然，这依赖于多个假设，比如不对状态计算产生副作用(因此身体循环的一部分依赖于它)，并且这个条件将一直评估到错误，直到某个点它变为真并停止循环。

一些编译器还允许您将计算的可能性指定为分支预测器的提示。

如果您想了解这两个代码版本之间的语义差异，只需使用-S编译它们并检查生成的asm代码，那么就没有其他神奇的方法了。

Answer 2

对于“.的业绩影响是什么”，唯一明智的答案是“衡量它”。没有几个通用的答案。

在您所展示的特定情况下，如果优化的编译器为这两个示例生成了显著不同的代码，这将是相当令人惊讶的。另一方面，我可以相信这样的循环：

unsigned sum = 0;
unsigned stop = -1;
for (int i = 0; i<32; i++)
{
    stop &= checkcondition();  // returns 0 or all-bits-set;
    sum += (stop & x[i]);
}

可能比以下速度更快：

unsigned sum = 0;
for (int i = 0; i<32; i++)
{
    if (!checkcondition())
        break;
    sum += x[i];
}

对于特定的编译器、特定的平台、设置了正确的优化级别，以及特定模式的“校验条件”结果。

..。但唯一能分辨的方法是测量。